O CAMPO ELÉTRICO

O CAMPO ELÉTRICO

Conceito

Distúrbio, ou pertubação que toda carga elétrica estabelece no espaço ao seu redor

A carga de prova

Carga utilizada para testar a existência do campo elétrico.Usualmente tomaremos a carga de prova como puntual e positiva.O campo elétrico em qualquer ponto do espaço independe da presença de cargas positivas nesse ponto.

++

--q

+q+q

+Q

F

E

E

E

EE

E

E

++

F F

F

Definição – CAMPO ELÉTRICO

Em cada ponto P do espaço em torno de uma carga puntual Q, pode-se caracterizar o seu campo elétrico por um vetor E (vetor campo elétrico).

Unidade: N/CE: Vetor campo elétricoF: Força elétrica que age na carga de provaq: Carga de prova

E = F q

Exemplo 01

Desejando medir a intensidade do campo elétrico em um certo ponto, uma pessoa colocou uma carga de prova q = 2μC e verificou que a mesma experimentou uma força elétrica de 5x10-2N.

a) Determine, então, a intensidade do campo elétrico neste ponto.

b) Se retirarmos esta carga e colocarmos uma carga positiva q = 3μC neste mesmo ponto, qual será a intensidade da força elétrica atuante na mesma?

Características do Campo Elétrico

O campo é radial convergente da carga puntual positiva. O campo é radial divergente da carga puntual negativa.

+ -Q -Q

Campo Elétrico de uma carga puntual

Independe da carga de provaDepende do meio no qual está imerso

E = K.Q R2

Distribuição de cargas puntuais

Para o cálculo do campo elétrico resultante, deve-se:– Calcular individualmente o campo criado por cada

uma das cargas no ponto P;– Realizar a soma vetorial desses campos.

-

+

++

PE2

E1E3 En

Distribuição esférica e contínua de cargas

Para pontos exteriores à esfera, a carga comporta-se como se toda sua carga estivesse localizada em seu centro de simetria, ou seja, a esfera comporta-se como uma carga puntual

P

P’ E

E = K0.Q d2

Q

R

+

++

++

+

++

+ +

++

++

+

+

++ +

+++

+

+

+ +

+++

++

+

++

++

++

+

Exemplo 02

Considere a figura do slide anterior, uma esfera de raio R=8,0 cm que está eletrizada negativamente com uma carga de valor Q=3,2μC, uniformemente distribuida em sua superfície. Considere um ponto P situado a 4,0 cm da superfície da esfera.

a) Qual o sentido do campo elétrico criado pela esfera no ponto P?b) Supondo a esfera no ar, (k0=9x109N.m²/C²), qual será a intensidade do campo

elétrico no ponto P?

Linhas de força

O vetor campo elétrico é tangente à linha de força, e têm o mesmo sentido. As linhas de força originam-se de cargas positivas. Divergem-se radialmente e terminam nas cargas negativas Na região onde as linhas de força estiverem mais próximas, o campo elétrico é mais intenso.

E

E E

E

Campo Elétrico criado por cargas Campo Elétrico criado por cargas puntuais de módulos diferentespuntuais de módulos diferentes

A densidade linear é maiorem torno da carga de maiormódulo

Campo elétrico uniforme

Em todos os seus pontos, o vetor apresenta o mesmo módulo, direção e sentido.As cargas abandonadas no interior desse campo descreverão, na direção mesma direção, movimentos uniformemente acelerados. A aceleração é constante.

-

+

+ Q

F

E

E

A aceleração no EUniforme

a = F .

mq.E a = q . E

m

Exemplo 03O campo elétrico entre duas placas paralelas eletrizadas com cargas de sinais opostos vale E=2,0 x 104 N/C e a distância entre elas é de 7,0 mm. Supondo que um elétron seja liberado, a partir do repouso, nas proximidades da placa negativa.

a) Qual o módulo, direção e sentido da força elétrica F que atua no elétron?b) Sabendo-se que o peso do elétron é desprezível em comparação com a força

elétrica que atua sobre ele, diga qual é o tipo de movimento que esta partícula irá descrever.

c) Qual é o valor da aceleração adquirida pelo elétron?d) Quanto tempo o elétron gastará para se deslocar da placa negativa até a placa

positiva?e) Qual a velocidade do elétron ao chegar à placa positiva?

Comportamento de um condutor carregado

Um condutor, quando atinge o equilíbrio eletrostático, a carga Q adquirida por ele, apresenta-se totalmente distribuída em sua superfície externa.

BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

Um condutor sendo eletrizado.Equilíbrio Eletrostático – Situação na qual as cargas do condutor (corpo metálico) encontram-se em repouso.Chegando ao equilibrio, a carga adquirida pelo condutor apresenta-se integralmente distribuída em sua superfície externa. O seu interior, é oco, e o campo elétrico é nulo.

O vetor campo elétrico

O vetor campo elétrico num condutor em equilíbrio eletrostático, é perpendicular à superfície do condutor em cada ponto da superfície.Em todos os pontos do seu interior, é nulo.

EE

E

E

E = 0q = 0

O poder das pontas

As cargas elétricas tendem a se acumular nas regiões pontiagudas do condutor, isto é, em suas pontas, apresentado-se mais espaçadas nas regiões mais planas.Essa propriedade é denominada poder das pontas.

O poder das pontas

uma ponta em um condutor se eletriza mais facilmente que em outras regiões; o campo elétrico nas regiões pontiagudas é mais intenso do que em qualquer outra região do condutor; a perda da carga do condutor para o meio ambiente sempre ocorre predominantemente pelas suas pontas, porque é difícil manter-se carregado um condutor que possua pontas.

Rigidez dielétrica

A Rigidez Dielétrica corresponde ao maior valor do campo elétrico aplicado a u isolante sem que ele se torne um condutor. Essa rigidez varia de um material para outro. No caso do ar, sua rigidez dielétrica e vale cerca de 3 x 106 N/C, assim, quando um campo elétrico no ar ultrapassar esse valor, ele deixa de ser isolante e torna-se condutor.