O CAMPO ELÉTRICO
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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.
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.
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
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.
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.
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.