CAPÍTULO 2 Campo elétrico

Campo elétrico Em torno da Terra, devido à sua massa,

existe um campo gravitacional, onde a cada ponto associamos um vetor g.

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

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/Cq

→ →

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→ →

+

Campo elétrico de uma carga pontual

Se Q for positiva o vetor campo elétrico é saindo da carga.

P

+ QE→

Se Q for negativa o vetor campo elétrico é entrando na carga.

P- Q

E→

+

+-

-

- +

Movimentam-se no mesmo sentido do campo

Movimentam-se no sentido oposto ao do campo

Campo elétrico

Cargas positivas Cargas negativas

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 negativas têm linhas de força convergentes.

DUAS CARGAS DE SINAIS OPOSTOS

Linhas de força

DUAS CARGAS DE SINAIS IGUAIS

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.

Exemplo 01Uma 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 negativa q desenhe o vetor força elétrica neste ponto.

Exemplo 01

+

P1

P2

P3

P4E2→E4

→

E1→

E3→

- qF1→

Exemplo 02Devido ao campo elétrico gerado por uma carga Q, a carga q = + 2 . 10-5 C 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

E = F . qE = k . Q . q q . d2

E = k . Q d2

Campo elétrico de uma carga puntual

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.

PQ

d

1d

2d

3d

4d

E4E9E16

E

E d

E

d(m)

E 1d2

Para uma carga puntiformeGRÁFICO E x d

Esfera CondutoraO d P

E

d

O R

d - distância do centro da esfera ao ponto considerado na parte externa, e d = R + r, onde R é o raio da esfera e r a distância da superfície da esfera ao ponto P.

Q - carga da esfera, que se comporta como uma carga puntiforme no centro da mesma.

E = k . Q d2

Exemplo 03Considere uma carga Q, fixa, de –5,0 . 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 03a) E = K . 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 03b) E = F . q

1,125.106 = F . 4 .10-6

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

F = 4,5 N

EA

→

ER

→ EB

→

Campo elétrico gerado por várias cargas elétricas

+QA

+QB

PdA

dB

ER = EA + EB→ → →

Exemplo 04Determine a intensidade do campo elétrico resultante no ponto P, sabendo que ele foi gerado exclusivamente pelas duas cargas elétricas da figura. Temos ainda: Q1 = + 6,0nC; Q2 = + 2,0nC; K0 = 9,0 . 109 unidade no SI.

10 cm 10 cmQ1 Q2

Exemplo 04

E1 = K . Q1 = 9 . 109 . 6 . 10-9 = 54 = 54 . 102 N/C d2 (10-1)2 10 -2

10 cm 10 cmQ1 Q2

E1→E2

→

E2 = K . Q2 = 9 . 109 . 2 . 10-9 = 18 = 18 . 102 N/C

d2 (10-1)2 10 -2ER = E1 – E2 = 54 . 102 - 18 . 102 = 36 . 102 N/CER = 3,6 x 103N/C

ER→

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.

MACAÇÃO METÁLICO

BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

PODER DAS PONTAS

As cargas distribuem –se preferen- cialmente nas pontas

++

+

+ ++ + +++ ++++++

+++

+

+

+

RAIOS

No Cristo No Brasil

PARA-RAIOS

0 objetivo principal de um para-raios é proteger uma certa região, edifício, residência, ou semelhante, da ação danosa de

um raio. Estabelece-se, com ele, um percurso seguro da descarga principal entre a Terra e a nuvem.

Um para-raios consta, essencialmente, de uma haste metálica disposta verticalmente na parte mais alta do edifício. A

extremidade superior da haste termina em várias pontas e a inferior é ligada à terra através de um cabo metálico, que é

introduzido profundamente no terreno. Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do

para-raios, ela induz neste cargas de sinal contrário. 0 campo elétrico, nas vizinhanças das pontas, torna-se tão intenso que ioniza o ar e força a descarga elétrica através do para-raios, que proporciona, ao raio, um caminho seguro até a terra.

PARA-RAIOS

PRÉDIOS BAIXOS

PARA-RAIOS

PRÉDISO

ALTOS