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Eletrostática II: campo elétrico (Conceito de campo elétrico (Uma carga…
Eletrostática II:
campo elétrico
Conceito de campo elétrico
Uma carga elétrica Q origina, na região que a envolve, um campo de forças chamado campo elétrico.
uma carga elétrica puntiforme de prova q colocada num ponto P dessa região fica sob ação de uma força elétrica Fe. Assim, a carga elétrica q "sente" a presença da carga Q por meio do campo elétrico que Q origina.
A força elétrica Fe é devida à interação entre o campo elétrico da carga Q e a carga elétrica q (que também produz um campo elétrico que age sobre Q)
Assim, o campo elétrica desempenha o papel de transmissor de interações entre cargas elétricas
Assim como a força gravitacional (P = m.g) que a age sobre um corpo, a força elétrica Fe depende de dois fatores: o escalar (a carga de prova q colocada em P, no qual aparece a força) e o vetorial (que depende da carga Q (como na força gravitacional em que g depende da Terra) ou cargas responsáveis pelo aparecimento da força elétrica em P e é representado por E (vetor campo elétrico em P)).
a cada ponto P de um campo elétrico associa-se um vetor E independentemente se colocarmos ou não uma carga de prova q em P. O mesmo acontece com o vetor campo gravitacional g, que a cada ponto do campo associa um vetor g independentemente se colocarmos um corpo de prova m
se q >0, Fe e E tem o mesmo sentido; se q < 0, Fe e E tem sentidos opostos; Fe e E têm sempre a mesma direção q > 0
q < 0
E = Fe/ |q| ou unidade de intensidade do campo elétrico = unidade de intensidade de força/ unidade de carga
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Para existir força é preciso haver duas cargas, já para existir campo só precisa de uma
Forças de campo são forças que agem a distância, que não necessita de contato entre os corpos para ela existir (gravitacional, magnética e elétrica)
Carga elétrica de uma carga puntiforme Q fixa
Assim como a força Fe, E é inversamente proporcional ao quadrado da distância d à carga. Então, se duplicamos a distância d em relação à carga geradora do campo, E reduz-se à quarta parte
Direção: a mesma da força Fe, isto é, da reta que passa pelos ponto O e P.
Sentido:
1º). caso: Q > 0 (campo E é de afastamento)
Se a carga pontual for a > 0 também, ambas se repelem. Então, E em P tem o mesmo sentido de Fe, ou seja, de O para P.
Se a carga pontual for a < 0, a força F e o vetor E tem sentidos opostos.
E não se modifica, continua sendo de afastamento, enquanto a força Fe se modifica de acordo com a carga de q
2º). caso: Q < 0 (campo E é de aproximação)
Se a carga pontual q for q < 0 também, Fe e E possuem sentidos opostos, se q for q > 0, Fe e E possuem mesmo sentido
carga q positiva
carga q negativa
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campo elétrico de várias cargas puntiformes fixas
Com várias cargas puntiformes fixas Q1, Q2, Q3, ...etc, determinamos o vetor campo elétrico originado por essas cargas num ponto P qualquer do campo.
o vetor campo elétrico resultante Er, devido a várias cargas Q1, Q2, Q3...Qn, é dado pela soma vetorial E1, E2, E3, ...., En, em que cada vetor parcial é determinado como se a carga correspondente estivesse sozinha
Er = E1 + E2 + ... + En (soma de vetores)
Linhas de força
Vetores campo produzidos por duas cargas puntiformes de sinais opostos
são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada um dos seus pontos, elas são orientadas no sentido do vetor campo
A cada ponto do campo associa-se um vetor E.
a linha de força é tangente ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos
nos dá a ideia de como variam a direção e o sentido do vetor E na região considerada
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É uma representação em torno da carga de como está o campo elétrico
Er2 = E12 + E22 + 2.E1.E2.cos
Campo elétrico uniforme
é aquele em que o vetor E é o mesmo em todos os pontos. Em cada ponto do campo, o vetor E tem a mesma intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido.
Suas linhas de força são retas paralelas igualmente espaçadas e todas com o mesmo sentido
tem-se um campo elétrico uniforme, por exemplo, entre duas placas com cargas elétricas opostas. A distância entre as placas deve ser muito pequena, quando comparada com suas dimensões.
Quando a distância entre as placas não for desprezível, o campo elétrico é praticamente uniforme na região central entre as placas e não é uniforme próximo ás bordas (efeito de bordas)
Caso a força elétrica seja a força resultante (quando a força peso ou gravitacional é desprezível frente à força elétrica): Fr = m.a e Fel = q. E, então m.a = q.E
