ELETROSTÁTICA

Campo elétrico

Certamente você já chegou perto do televisor e sentiu seus pêlos ficarem arrepiados? Ou mesmo manuseando

sacos de supermercados?

Isto significa que você sentiu

a presença de um campo

elétrico.

Em torno da Terra, devido à sua massa, existe um campo gravitacional, onde a cada ponto associamos um vetor g.

Campo elétrico

P

P

Campo elétrico

Um corpo eletrizado, devido à sua carga elétrica, cria ao seu redor um campo elétrico. Em cada ponto surge um vetor campo elétrico.

Q

+ q

F

O campo elétrico é uma propriedade influenciada pela presença da carga Q, que não depende da carga de prova q para sua existência.

Campo elétrico

O campo elétrico é a região influenciada pela carga Q, em que qualquer carga de prova q nela colocada estará sob a ação de uma força de origem elétrica.

Vetor campo elétrico

Intensidade:

P

E = F Unidade S.I.: N/C|q|

→ →

Direção: o vetor E têm a mesma direção do vetor F

→

→

Sentido:

depende da carga de prova q > 0, E e F tem o mesmo

sentido

→ →

q < 0, E e F tem sentidos opostos

→ →

+P

-P

F E→ →

F E→ →

+

Exemplo 01

Uma carga positiva Q está fixa em um ponto no espaço como indica a figura abaixo.

a) Represente o vetor campo elétrico em cada um dos pontos que estão próximos a carga Q.

b) Colocando no ponto P1 uma carga de prova positiva q desenhe o vetor força elétrica neste ponto.

Exemplo 01

+

P1

P2

P3

P4E2

→E4

→

E1

→

E3

→

+ q

F1

→

Exemplo 02

Devido ao campo elétrico gerado por uma carga Q, a carga q = + 2 . 10-5 fica submetida à força elétrica F = 4 . 10-2 N. Determine o valor desse campo elétrico.

E = F q

E = 4 . 10-2

2 . 10-

5

E = 2 . 103

N/C

Linhas de força

Estas linhas são a representação geométrica convencionada para indicar a presença de campos elétricos, sendo representadas por linhas  que tangenciam os vetores campo elétrico resultante em cada ponto, logo, jamais se cruzam.

Linhas de força

Campos gerado por cargas positivas têm linhas de força divergentes.

Campos gerado por cargas positivas têm linhas de força convergentes.

Linhas de força

Linhas de força

O campo elétrico é sempre tangente as linhas de força em cada ponto.

E→

E→

E→

E→

E o número de linhas de força por unidade de volume representa qualitativamente a intensidade do vetor campo elétrico.

Campo elétrico uniforme

É aquele em que o vetor campo elétrico é o mesmo em todos os pontos.

As linhas de força de um campo elétrico uniforme são retas paralelas igualmente espaçadas e de mesmo sentido.

Campo elétrico de uma carga pontual O vetor campo elétrico num ponto P,

situado a uma distância d da carga, tem intensidade E que depende do meio onde a carga se encontra.

P

Q

d

E = k . |Q|

d2

E = k . |Q|

d2

Campo elétrico de uma carga pontual Se Q for positiva o vetor campo elétrico

é de afastamento.P

+ QE→

Se Q for negativa o vetor campo elétrico é de aproximação.

P

- QE→

Exemplo 03

Considere uma carga Q, fixa, de – 5 . 10-6 C, no vácuo onde ko = 9 . 109 Nm2/C2.

a) Determine o campo elétrico criado por essa carga num ponto A localizado a 20 cm m da carga;b) Determine a força elétrica que atua sobre uma carga q = 4 . 10-6 C colocada no ponto A.

Exemplo 03

a)

E = Ko . |Q| d2

E = 9 . 109 . 5 . 10-6 (2 . 10-1)2

E = 45 . 103 4 . 10-2

E = 11,25 . 105

N/C

ou E = 1,125 . 106 N/C

Exemplo 03

b)

E = F . |q|

1,125 . 106 = F . 4 . 10-

6

F = 1,125 . 106 . 4 . 10-6

F = 4,5 N

Campo elétrico gerado por várias cargas elétricas

+

QA

+

QB

P

EB

→

dA

dB

EA

→

ER

→

ER = EA + EBER = EA + EB

→ → →

Exemplo 04

Determine a intensidade do campo elétrico resultante no ponto P, sabendo que ele foi gerado exclusivamente pelas duas cargas elétricas da figura. Temos ainda: Q1 = + 6,0pC; Q2 = + 2,0pC; K0 = 9,0 . 109 unidade no SI.

10 cm 10 cmQ1 Q2

Exemplo 04

E1 = Ko . |Q| = 9 . 109 . 6 . 10-9 = 54 = 54 . 102 N/C d2 (10-1)2 10 -2

10 cm 10 cmQ1 Q2

E1

→E2

→

E1 = Ko . |Q| = 9 . 109 . 2 . 10-9 = 18 = 18 . 102 N/C

d2 (10-1)2 10 -2

ER = E1 – E2 = 54 . 102 - 18 . 102 = 36 . 102 N/C

ER

→

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