Introdução ao campo elétrico:
Para a introdução ao campo elétrico, vamos ter em mente a questão gravitacional.
Uma das coisas que mais fascinavam e criavam dúvidas para os cientistas da época, era o conceito de um corpo conseguir gerar uma força sobre outro corpo sem nenhum contato físico.
Um desses conceitos foi introduzidos por Isaac Newton, conhecido como o campo gravitacional. Esse conceito de forma bem simplificada é dado que um corpo de massa grande M e um corpo de prova de massa pequena m, se o corpo de prova estiver suficientemente perto do corpo de massa M, ele sofreria uma atração para o centro de massa de M, causada pelo campo gravitacional.
F = Força de atração no corpo de prova.
g = gravidade na posição do corpo de prova.
m= massa do corpo de prova
MAS VEM A PERGUNTA! QUE DIABOS ISSO TEM A VER COM CAMPO GRAVITACIONAL? Resposta: Tudo.
O Campo elétrico:
Assim como dito inicialmente, na época era intrigante um corpo sofrer força de outro corpo sem estar em contato físico entre um e outro, o campo gravitacional era uma das explicações para esse tipo de força existir. O campo gravitacional gera a força de atração no corpo de prova. Análogo a isso, a força elétrica é gerada pelo campo elétrico que também é uma força entre corpos distantes.
Um campo elétrico pode ser criado facilmente da seguinte forma:
Temos uma esfera com carga Q, e uma esfera com carga q, sendo que Q>>q, podemos dizer que a esfera de carga Q é uma carga geradora, portanto, a carga q (carga de prova) sofre uma força elétrica F, exercida por um campo elétrico E.
Definindo campo elétrico E em um ponto p:
Considerando uma figura bidimensional de uma carga geradora e o campo elétrico ao redor, temos:
Observando a imagem acima – figura 3- vemos que há vários pontos ao redor da carga geradora, no qual esses pontos sofrem influência do campo elétrico, e portanto esse campo elétrico gera uma força elétrica nas cargas de prova qo.
Se o campo gravitacional gera a força de atração. (g=f/m) similarmente temos que campo elétrico gera a força elétrica e sua intensidade é dada por:
Propriedades do campo elétrico:
- O campo elétrico é uma grandeza vetorial portanto possui: intensidade, sentido, direção.
- Como por convenção a carga de prova é positiva: O sentido e a direção do campo e da força são iguais.
- Unidades: E = [N] / [C]
Direção e sentido do corpo elétrico:
Primeiramente, o sentido e a direção do campo elétrico depende unicamente e exclusivamente da carga fonte (Ou seja, a carga que gera o campo elétrico).
Por convenção temos que quando:
1.Carga fonte positiva Q>0:
2.Carga fonte negativa Q<0:
Linhas do campo elétrico:
As linhas de campo elétrico, foram se não criadas, muito desenvolvida por um estudante chamada Michael Faraday. Ele determinou que o campo elétrico uniforme, deveriam ter linhas paralelas e de mesmo sentido.
No desenho de linhas de força, devemos considerar que as cargas são pontuais (sem tamanho e esféricos).
As linhas de força são radiais e o sentido do campo elétrico é dado pela sinal da carga fonte assim temos:
Módulo do campo elétrico de uma carga pontual:
Observando a imagem abaixo, temos a carga fonte Q, a distância do ponto ao centro de massa da carga fonte, e a ação do campo elétrico exercida pela carga fonte Q.
Agora vamos chegar no módulo do campo elétrico agindo sobre um ponto, dito logo em cima.
Como ensinado as últimas aulas de eletrostática, usaremos o conjunto de fórmulas da lei de Coulomb e a definição de campo elétrico. Temos então:
Agora para fixar melhor a matéria, temos que fazer exercícios, tente fazer os 5 seguintes exercícios. Caso não conseguir, o gabarito está logo em baixo.
Exercícios propostos:
Gabarito
