Campo Elétrico

1. Eletrostática Campo Elétrico Professor Sandro Dias Martins

2. Campo Elétrico (Introdução) Um corpo de massa m, quando nas proximidades da Terra, é atraído devido à região de perturbação que a Terra cria ao redor de si, denominada campo gravitacional.

3. Campo Elétrico (Introdução)

4. Campo Elétrico (Introdução) Assim como a Terra, as cargas elétricas também criam ao seu redor uma região de perturbação eletrostática, denominada campo elétrico.

5. Campo Elétrico • Dada uma carga elétrica Q fixa, nota-se, quando dela se aproxima uma carga de prova q, o surgimento de uma força de interação elétrica. Essa força ocorre, porque q está na região de campo elétrico criado pela carga elétrica fixa e puntiforme Q.

6. Campo Elétrico O campo elétrico criado por uma carga elétrica puntiforme e fixa é a força elétrica por unidade de carga de prova. Q - carga que origina o campo elétrico; q - carga de prova (serve para testar o campo elétrico).

7. Campo Elétrico Para se determinar o vetor campo elétrico (E): Intensidade: Direção: mesma de F (reta que une as cargas) Sentido: se q > O, é o mesmo da força (F); se q < O, é contrário ao da força(F).

8. Campo Elétrico Unidades (SI) Outra unidade para o campo elétrico no SI é o volt por metro (V/m).

9. Campo Elétrico • É possível determinar o campo elétrico num ponto do espaço, mesmo sem conhecer ou existir a carga de prova q.

10. Campo Elétrico

11. Campo Elétrico Para se determinar o campo elétrico em função da carga que o origina: Intensidade: Direção: da reta que une a carga ao ponto onde se quer calcular o campo.

12. Campo Elétrico • Sentido: se Q > O, o campo é de afastamento da carga (veja o quadro de força e campo); se Q < O, o campo elétrico é de aproximação da carga (veja o quadro de força e campo).

13. Campo Elétrico (Considerações) • O campo elétrico não depende da carga de prova q. • O campo elétrico depende da carga que origina Q, da distância d do meio K. • A relação pode ser aplicada em qualquer região de campo elétrico.

14. Campo Elétrico (Considerações) • A relação só pode ser aplicada para carga elétrica fixa e puntiforme. • Para que haja campo elétrico, é necessária a presença de uma única carga elétrica, fixa, independentemente de existir ou não carga elétrica de prova.

15. Campo Elétrico Devido a Várias Cargas (Introdução) • Vimos até agora que o campo elétrico é uma região de perturbação eletrostática, criada por uma carga elétrica Q, puntiforme e fixa. • Numa distribuição de cargas elétricas, o campo elétrico resultante num ponto será a soma vetorial dos campos individualmente criados pelas cargas do sistema nesse referido ponto.

16. Campo Elétrico Devido a Várias Cargas (Distribuição de Cargas) Dado o sistema de cargas elétricas: O campo elétrico resultante será:

17. Campo Elétrico Devido a Várias Cargas Para duas cargas elétricas temos:

18. Campo Elétrico Devido a Várias Cargas Para calcular o campo elétrico resultante, valem todos os casos particulares estudados para adição de vetores:

19. Linhas de Força As linhas de força são linhas imaginárias que construímos ao redor de uma carga elétrica ou de uma distribuição de cargas, e servem para mostrar o comportamento do campo elétrico numa certa região do espaço.

20. Linhas de Força

21. Linhas de Força • A intensidade do campo elétrico é proporcional à densidade de linhas, ou seja, quanto mais próximas as linhas se encontram, mais intenso é o campo. • A direção do campo elétrico é tangente às linhas de força e o seu sentido é o mesmo das linhas.

22. Linhas de Força E1 > E2 , porque a densidade de linhas em P1 é maior do que em P2.

23. Linhas de Força • As linhas de força não se cruzam em nenhum ponto. • Quanto maior o número de linhas que chegam a uma carga elétrica ou dela saem, tanto maior será o módulo dessa carga.

24. Energia Potencial Elétrica (Ep) • Numa determinada região do espaço encontram-se duas cargas elétricas, Q e q. Sejam: Q - carga elétrica puntiforme e fixa; q - carga elétrica de prova, abandonada na região de campo elétrico da carga Q.

25. Energia Potencial Elétrica (Ep) A carga elétrica q, por estar numa região de campo elétrico, recebe a ação de uma força elétrica.

26. Energia Potencial Elétrica (Ep) • A carga q só consegue realiza esse movimento devido à energia potencial elétrica que possui armazenada na região de campo elétrico criado pela carga Q. Essa energia e dada por:

27. Potencial Elétrico (V) O potencial elétrico é uma grandeza escalar que mede a energia potencial elétrica existente num sistema, por unidade de carga de prova.

28. Potencial Elétrico (V)

29. Potencial Elétrico (V) • O potencial elétrico de referência é o potencial da Terra convencionado como sendo zero:

30. Potencial Elétrico (V) • A diferença de potencial (ddp) entre dois pontos, A e B, de potenciais elétricos, respectivamente, VA e VB , é dada por:

31. Potencial Elétrico (V) • Numa distribuição de cargas elétricas, o potencial é dado pela soma dos potenciais de cada carga.

32. Campo Elétrico Uniforme (C.E.U.) As linhas de força criadas por cargas elétricas puntiformes e isoladas uma das outras são radiais; de afastamento (se forem cargas positivas) e aproximação (para cargas negativas).

33. Campo Elétrico Uniforme (C.E.U.) Agora, as linhas de força determinam um campo elétrico uniforme quando elas forem paralelas e igualmente espaçadas.

34. Campo Elétrico Uniforme (C.E.U.) Obtém-se um campo elétrico uniforme entre duas placas planas, paralelas e carregadas com cargas elétricas de mesmo módulo, porém de sinais contrários. As linhas de força, nesta região, são todas paralelas e igualmente espaçados.

35. Movimento de Cargas Elétricas (C.E.U.) Vamos considerar apenas a força elétrica atuando na carga. A carga q recebe a ação de uma força elétrica na mesma direção e no mesmo sentido das linhas de força. O movimento de carga será:

36. Movimento de Cargas Elétricas (C.E.U.) (Vo = O) - a partícula inicia um movimento uniformemente acelerado a favor das linhas de força. (Vo ≠ O) - e no mesmo sentido das linhas - a partícula descreve um movimento uniformemente acelerado. (Vo ≠ O) - e no sentido contrário ao das linhas - a partícula descreve um movimento uniformemente retardado.

37. Movimento de Cargas Elétricas (C.E.U.) A carga q recebe a ação de uma força elétrica na mesma direção e em sentido contrário ao das linhas de força. O movimento da carga será:

38. Movimento de Cargas Elétricas (C.E.U.) (Vo = O) - a partícula inicia um movimento uniformemente acelerado no sentido contrário ao das linhas de força. (Vo ≠ O) - e no mesmo sentido das linhas - a partícula descreve um movimento uniformemente retardado. (Vo ≠ O) - e no sentido contrário ao das linhas - a partícula descreve um movimento uniformemente acelerado.

39. Campo Elétrico Uniforme (C.E.U.) Se o lançamento for perpendicular às linhas de força, temos: A trajetória descrita pela carga elétrica é parabólica