Campo elétrico

Índice

• O que é campo elétrico?
• Fórmula do campo elétrico
• Linhas do campo elétrico
• Campo elétrico uniforme
• Densidade superficial de cargas
• Energia potencial elétrica
• Exercício resolvido

O QUE É CAMPO ELÉTRICO?

Campo elétrico é um fenômeno que ocorre ao redor de qualquer corpo com carga elétrica, positiva ou negativa. Apesar de ser invisível ao olho humano, sua existência é comprovada por experimentos.

Além disso, as partículas com cargas elétricas interagem entre si, por meio da força elétrica, que pode ser de atração ou repulsão, dependendo da carga elétrica dos corpos.

FÓRMULA DO CAMPO ELÉTRICO

A fórmula do campo elétrico é baseado na interação e distância entre as partículas de carga elétrica e o meio em que se encontram. Asim, temos que a seguinte fórmula:

Em que:

• E: intensidade do campo elétrico
  Unidade de medida: Newton por Coulomb (N/C)
• K: constante elétrica do meio
  Unidade de medida: N.m²/C²
• |Q|: módulo da carga elétrica
  Unidade de medida: Coulomb (C)
• d: distancia entre as cargas Q₁ e Q₂
  Unidade de medida: metro (m)
• F_e: força elétrica
  Unidade de medida: Newton (N)

Posto isto, observamos que diferença entre a fórmula do campo elétrico e força elétrica é que na força elétrica temos duas cargas elétricas, enquanto que no campo elétrico temos somente uma.

LINHAS DO CAMPO ELÉTRICO

Uma das características do campo elétrico são suas linhas. Por conveniência, foi definido que as linhas de campos elétricos de partículas cargas positivas são apontadas para fora da partícula, enquanto que as linhas dos campos elétricos de cargas negativas são apontadas para o interior da partícula.

Além disso, quando cargas elétricas são colocadas perto de outras cargas, o campo elétrico delas passam a interagir. Dessa forma, temos duas possibilidades de interação:

• Cargas elétricas de mesmo sinal
  Nessa situação ocorre o movimento de repulsão
  Exemplo: positivo com positivo e negativo com negativo
• Cargas elétricas de sinais opostos
  Nessa situação ocorre o movimento de atração
  Exemplo: positivo com negativo e negativo com positivo

Por isso, as linhas de campo elétrico se organizam de forma particular ao serem colocadas próximas de outras partículas com cargas elétricas.

CAMPO ELÉTRICO UNIFORME

Em caso específico, o vetor do campo elétrico possui a mesma intensidade, direção e sentido. Nesse cenário, dizemos que o campo elétrico é uniforme.

Para que o campo elétrico seja formado, é necessário duas placas planas, sendo que uma carregada com carga positiva e outra negativa. Além disso, o módulo das cargas das placas devem ser iguais.

DENSIDADE SUPERFICIAL DE CARGAS

É dada pela razão da carga elétrica pela área da superfície. Entretanto, trata-se de uma densidade média, visto que há maior densidade de carga em superfícies pontiagudas.

ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA

Assim como a energia potencial da física mecânica, a energia potencial elétrica também existe e é constantemente convertida em energia cinética. Isto porque ao aproximar dua cargas elétricas, elas entram em movimento de atração ou repulsão, dependendo do sinal das cargas.

A fórmula da energia potencial elétrica é parecida à do campo elétrico, mas com uma diferença: a distância não é elevada ao quadrado.

EXERCÍCIO RESOLVIDO

1 – Qual a intensidade do campo elétrico de uma carga elétrica de -15μC, num ambiente em que a constante elétrica vale k = 8,0.10⁹ Nm²/C², num ponto distante 10 mm dela?

Primeiro passo é extrair os dados do exercício.

|Q| = 15μ C
k = 8,0.10⁹ Nm²/C²
d = 10 . 10^-3 m

Agora é só aplicar a fórmula