1 Definição de campo elétrico

2 Relações matemáticas

3 Experimento de Millikan

4 Representação do campo elétrico (de acordo com a carga de prova)

5 Linhas de Força

6 Linhas de Força (intensidade do campo elétrico)

7 Representação do campo elétrico (de acordo com a força elétrica)

8 Campo elétrico resultante

9 Distribuição das cargas elétricas

10 Densidade superficial de cargas

11 Poder das pontas

12 Rigidez dielétrica

13 Tensões de origem atmosférica

14 Para-raios

15 Densidade volumétrica de cargas

16 Campo elétrico uniforme

17 Teorema de Gauss

18 Campo elétrico em um condutor esférico

19 Gaiola de Faraday

20 Blindagem eletrostática /augustofisicamelo

Campo elétrico é uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga criadora). Tal que uma outra carga (carga de prova), ao ser colocada num desses pontos, fica sujeita a uma força de atração ou de repulsão exercida pela carga fonte.

F+

Q +

+

–

–

F

F

F

qq

q

q

F–

Q–

+

F

F

F

q

q

As cargas que ficam fora do campo elétrico mostram-

se indiferentes à carga criadora Q.

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F q E F

Eq

Força que Entra

2

2

Se e , então Q q

F K F q Ed

Q qq E K

d

2

QE K

d

Se q > 0 então F e E têm mesmo sentido.

Se q < 0 então F e E têm sentidos opostos.

F e E têm sempre a mesma direção.

- Q

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29

0 2 constante eletrostática K = 9 10

N mK

C

Força eletrostática newton (N)F

Carga criadora coulomb (C)Q

campo elétrico newton por coulomb (N/C)E

Carga de prova coulomb (C)q

distância metro ( )d m

A experiência da gota de óleo foi

uma experiência conduzida por

Robert Andrews Millikan para

medir a carga elétrica do elétron.

Ele conseguiu isso balanceando

cuidadosamente as forças

elétricas e gravitacionais em

minúsculas gotas de óleo

carregadas e suspensas entre dois

eletrodos de metal. Conhecendo o

campo elétrico, a carga da gota

poderia ser determinada.

Repetindo o experimento em

várias gotas, percebeu que os

valores medidos eram sempre

múltiplos de um mesmo número.

Millikan interpretou esse número

como sendo a carga de um único

elétron, cujo valor atualmente

aceito é 1,602 x 10−19 C.

Q

De acordo com a carga de prova (positiva):

+

+

- Q

+ qCampo elétrico de AFASTAMENTO

Campo elétrico de APROXIMAÇÃO

q

Campo elétrico CONVERGENTE

Q < 0

Campo elétrico DIVERGENTE

Q > 0

O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva,

sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o

vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem

sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do

sinal da carga de prova. Clique para exibir o conteúdo

Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia,

em cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao

ponto considerado.

Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em

cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto

considerado. Clique para exibir o conteúdo

Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em

cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto

considerado.

Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em

cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto

considerado.

Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em

cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto

considerado.

A intensidade do campo elétrico é maior na região de maior

densidade de linhas de força e menor na região de menor

densidade de linhas de força.

Densidade de linhas de força é a quantidade dessas linhas por

cada unidade de área.

B C AE E E

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B C Ad d d

AdBd Cd

De acordo com a força elétrica

F

+ – Q q

F

E E

F+ Q E

F

– q

E

Quando a carga de prova q é positiva, os vetores força elétrica e

campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo sentido. Quando a

carga de prova q é negativa, os vetores força elétrica e campo

elétrico têm a mesma direção, mas sentidos opostos.

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Aplicação:

+

–

2q

1q

P–

–

2q

1q

P

O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva,

sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o

vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem

sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do

sinal da carga de prova.

Dica! Imagine o ponto P como se fosse uma carga de prova

positiva: O campo elétrico terá sempre o mesmo comportamento da

força elétrica.

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As cargas elétricas em excesso em um condutor vão se repelir, tendendo a se afastar umas das outras o máximo possível. Isso só é possível quando estas cargas se distribuem na superfície externa.

A distribuição das cargas elétricas na superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático permite que se obtenha no seu interior uma blindagem eletrostática, que é uma região livre as influências elétricas externas.

Essa proteção elétrica permite que aparelhos elétricos como rádios, CD players entre outros funcionem livres das interferências externas graças aos gabinetes metálicos que criam uma blindagem eletrostática.

m

Q

A

A densidade superficial de cargas é uma grandeza

física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da

carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m2.

No processo de eletrização de um condutor, ocorre uma movimentação de portadores de carga elétrica até que o corpo atinja o chamado equilíbrio eletrostático, situação em que todos os portadores responsáveis pela eletrização acomodam-se na superfície externa do condutor.

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Em um condutor esférico eletrizado em equilíbrio eletrostático, a distribuição das cargas é uniforme. Entretanto, se o condutor em equilíbrio eletrostático não for esférico a concentração das cargas será maior nas regiões pontiagudas. Quando um condutor pontiagudo e eletrizado é mergulhado no ar, os átomos que existem na atmosfera são polarizados pelo campo elétrico, nas proximidades das pontas. Se a intensidade do campo elétrico for suficientemente alta, os íons atraídos ou repelidos entrarão em colisão com os outros átomos, produzindo mais íons e tornando o ar condutor nas proximidades da ponta (fenômeno conhecido como poder das pontas). Quando a ionização fica mais intensa, a região em torno da ponta poderá ficar luminosa devido à energia liberada nas colisões, podendo inclusive provocar um deslocamento de ar denominado vento elétrico.

m

Q

A

Dois corpos condutores, imersos em um meio inicialmente “isolante”, são carregados de carga de polaridade oposta, gerando entre eles uma d.d.p. Quando se atinge em um valor limite, o qual varia em função do material dielétrico, há o fenômeno da ruptura dielétrica, e o meio isolante passa a ser momentaneamente um meio condutor, quando se salta um arco (feixe de elétrons).

Cerca de 70% dos raios ocorrem dentro da

nuvem ou entre nuvens.

Parques aquáticos 14%

Sob árvores 23% Campos abertos

45%

Rádios transmissores e antenas 1% Telefonia

4% Equipamentos e máquinas 5%

Campos esportivos 8%

Parques aquáticos

Sob árvores

Campos abertos

Rádios transmissores e antenas

Telefonia

Equipamentos e máquinas

Campos esportivos

Distribuição por ambientes de maior risco de acidentes com raios

Conhecendo o poder das pontas, Benjamim Franklin teve então a ideia de construir um dispositivo que exercesse uma proteção contra raio. Este dispositivo, o para-raios exercerá função de criar em volta dele um ar com características condutoras que fará com que o raio caia sobre ele e não em qualquer lugar da vizinhança. É por isso que uma casa sempre tem que ter um para-raios ou estar na zona de proteção de algum outro.

Clique aqui para exibir a animação.

Área de proteção:

R H tg

m

Q

V

A densidade volumétrica de cargas é uma grandeza

física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da

carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m3.

No processo de eletrização de um dielétrico, os portadores responsáveis pela eletrização acomodam-se por todo o do condutor.

34

3esferaV R

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Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o

vetor representativo do campo ( ) tem, em todos os

pontos, a mesma intensidade, a mesma direção e o

mesmo sentido.

E

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Embora não exista na prática

uma superfície ilimitada, o

campo elétrico gerado na prática

por uma superfície limitada e

uniformemente eletrizada é

praticamente uniforme, com

intensidade nos pontos situados

nas proximidades de sua região

central dada por:

2E

Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o vetor

representativo do campo ( ) tem, em todos os pontos, a mesma

intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido. E

+

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Uma das maneiras mais comuns

de se conseguir um campo

elétrico uniforme é utilizar duas

placas condutoras planas e

iguais, paralelas entre si e

eletrizadas com cargas de

mesmo módulo e sinais

opostos.

O campo elétrico resultante na

região externa às placas é

praticamente nulo e entre as

placas é dado por:

E

+ +

1 2

1E 1E

2E 2E

1 2 (Constante)E E E

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+

+

+

+

+

+

+

+

+

–

–

–

–

–

–

–

–

–

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

–

–

–

–

–

–

–

–

–

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Dica! Considere

que a placa de

origem impede que

o campo a

atravesse.

Este campo não

pode atravessar a

placa de origem,

logo não aparece

mais desse lado.

0E 0E 0E0E 02E02E

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+

+

+

+

+

+

+

+

+

–

–

–

–

–

–

–

–

–

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

–

–

–

–

–

–

–

–

–

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Nessa região o

campo resultante é

nulo.

02E02E02E

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O fluxo do vetor campo elétrico através da superfície é

uma grandeza escalar definida por:

Considere um campo elétrico uniforme e uma superfície plana e imaginária de área A, interceptada pelas linhas de força desse campo, conforme a figura abaixo.

N (reta normal à superfície)

(vetor campo elétrico)E

cos E A

Ponto na superfícieRaio

Ponto Interno

Ponto próximo a superfície

Ponto externo

(d Raio)

d

( / )E N C

( )d m

sup 2

1

2

K QE

R

int 0E

2próx

K QE

R

2Ext

K QE

d

Uma partícula eletrizada gera campo elétrico na região do espaço

que a circunda, porém, no ponto onde foi colocada, o vetor

campo elétrico, devido à própria partícula, é nulo.

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A Gaiola de Faraday foi um experimento conduzido por Michael Faraday para demonstrar que uma superfície condutora eletrizada possui campo elétrico nulo em seu interior dado que as cargas se distribuem de forma homogênea na parte mais externa da superfície condutora (o que é fácil de provar com a Lei de Gauss), como exemplo podemos citar o Gerador de Van de Graaff.

A gaiola de Faraday tem inúmeros usos atualmente, o carro, por exemplo, é basicamente uma gaiola de Faraday.

É o efeito da gaiola de Faraday, e não os pneus de borracha, que protege um automóvel em caso de queda de um raio nas proximidades.

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