Campo Elétrico

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Published on March 7, 2008

Author: marcelosolla

Source: authorstream.com

Slide1:  Campo elétrico ( E ) ou Campo de forças elétricas A principal característica de uma carga elétrica é a sua capacidade de interagir com outras cargas elétricas (atraindo-as ou repelindo-as, dependendo dos seus sinais).  Esta capacidade está relacionada ao campo elétrico que estas cargas geram ao seu redor, como se fosse uma "aura" envolvendo-as. Na prática o que acontece é o seguinte: Uma carga  Q  sempre gera um campo elétrico no espaço ao seu redor.  Este campo é invisível, mas está lá, e pode ser percebido se colocarmos uma outra carga q (denominada carga de prova) nas proximidades da mesma.  Esta carga de prova  q  será atraída ou repelida, dependendo do seu sinal, e a força elétrica responsável por isso pode ser calculada usando-se a Lei de Coulomb. + + F Q q Slide2:  Se você souber o valor desta força, já poderá calcular o módulo (valor numérico) do campo elétrico( E ) usando a seguinte expressão: Mas será que podemos calcular também o valor do campo elétrico presente em uma região do espaço? Veja como é feito: Pegue uma carga de prova  q  de valor conhecido e coloque-a em uma região do espaço onde exista um campo elétrico. Com certeza ela será atraída ou repelida, ou seja, em ambos os casos haverá uma força elétrica  F que agirá sobre a pequena carga  q . F Slide3:  a) se q > 0; E e F tem o mesmo sentido Sentido: b) se q < 0; E e F tem sentidos opostos Direção:  O vetor campo elétrico ( E ) tem a mesma direção da força elétrica ( F ). O campo elétrico é uma grandeza vetorial , para a sua completa definição além do módulo (intensidade) necessitamos saber, também a sua direção e o seu sentido. Módulo: F = q. E + - F F E E Slide4:  + - + + - - + - - Vetor campo elétrico ( E ) F E F F F F F F E E E E E E + a) se q > 0; E e F tem o mesmo sentido b) se q < 0; E e F tem sentidos opostos Observação : - E F + Slide5:  + - Resumindo o vetor campo elétrico Carga elétrica Q > 0. Gera campo elétrico de afastamento Carga elétrica Q < 0. Gera campo elétrico de aproximação Slide6:  Ao se aproximar de uma fogueira, podemos sentir o aumento de temperatura, cujo valor é bem definido em cada ponto e pode ser medido com um termômetro. Assim, dizemos que existe um campo de temperaturas em volta da fogueira. Podemos dizer que o espaço está alterado ao redor do fogo, e conforme estamos mais próximos ou afastados das chamas sentiremos mais ou menos calor. Estamos falando da intensidade do calor em cada ponto, ou seja, da temperatura em cada ponto do espaço em questão. Fazendo uma analogia da fogueira com uma carga elétrica sabemos também que ela provoca um campo elétrico nas redondezas, é natural pensarmos em um valor do campo em cada ponto, como no exemplo. Slide7:  A intensidade, ou módulo do campo elétrico em cada ponto é calculado da seguinte formada: Cálculo do módulo do campo elétrico através da carga geradora(Q) Usando a carga geradora  Q ,  é colocando em P uma carga de prova q . K é a constante eletrostática ( vácuo ) , que vale 9 x 109 N m2/C2 . Q é o valor da carga geradora, em Coulomb, e  d  é a distância em metros entre a carga geradora e o ponto onde você quer calcular o valor do campo elétrico  E. + A carga de prova q ,  fica sujeita a uma força F de intensidade, P + d Q q Portanto q.E = kQq/d2 e pela lei de coulomb, F= KQq /d2 Teremos : E F . Slide8:  Gráfico do módulo do vetor campo elétrico ( E ) em função da distância. O módulo do vetor campo elétrico E depende de três fatores: 1o) da carga elétrica geradora Q , fonte do campo elétrico ; 2º) a distância d do ponto considerado á carga fonte Q ; 3º) do meio que envolve a carga Q. Observemos que o módulo do campo elétrico E não depende da carga de prova q. Slide9:  O ponto P fica sob a influência simultânea de dois campos elétricos um devido a QA e outro devido a QB . O vetor campo elétrico resultante no ponto P é dado pela soma vetorial EA e EB como ilustram as figuras. Campo elétrico devido a duas ou mais cargas eletrizadas Consideremos um ponto P de uma determinada região do espaço , livre de ações de cargas elétricas . Em seguida ,coloquemos , em dois pontos A e B dessa região , duas partículas eletrizadas QA e QB. + + P . EA EB ER ER = EA + EB ,e o seu módulo pode ser calculado pela lei dos cossenos : ER2 = EA2+ EB2 + 2.EA.EB.cosa QA QB Slide10:  Linhas de forças de campo elétrico devido a uma carga de fonte Q. Característica das linhas de forças : As linhas de forças são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada ponto do espaço e são orientadas no sentido deste campo O conceito de linhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. Faraday, com a finalidade de representar geometricamente o campo elétrico através de diagramas. Carga elétrica Q > 0. Gera campo elétrico de afastamento Carga elétrica Q < 0. Gera campo elétrico de aproximação Slide11:   Em cada ponto do espaço, o valor do campo é determinado pelo número de linhas por unidade de área transversal. Quanto maior a densidade de linhas de campo, maior a intensidade do campo.. Linhas de forças entre duas cargas elétricas puntiformes Abaixo se encontra um esquema para podermos visualizar o comportamento do sentido de orientação das linhas de forças. O esquema nos permite visualizar as linhas de forças de um campo elétrico resultante da interpenetração de dois campos , criados por duas partículas eletrizadas. Slide12:  Duas placas paralelas, uniformemente eletrizadas com cargas de mesmo módulo e sinais contrários, separadas por uma distância pequena em relação às suas dimensões. Em qualquer ponto entre as placas onde soltarmos uma carga de prova positiva, ela sofrerá a ação de uma força F com mesmo módulo, direção e sentido. É aquele onde o vetor E (campo elétrico ) é o mesmo em todos os pontos , isto é tem a mesma intensidade (módulo) , mesma direção e mesmo sentido . As linhas de forças de um C.E.U. , são retas paralelas igualmente espaçadas e todas com mesmo sentido. Campo elétrico uniforme (C.E.U ) + + + + - - - - +Q -Q + - E F F Slide13:  Mas, se pensarmos no campo gravitacional da Terra, teremos um campo vetorial.Quando abandonamos um corpo em um ponto nas vizinhanças da Terra, associamos a ele um vetor g, que representa sua aceleração em linha reta para o centro do planeta. A aceleração possui um valor, uma direção (vertical) e um sentido (para o centro). Campo gravitacional(g) Slide14:  É desse modo que se entende hoje a atração gravitacional: a Terra, como qualquer corpo com massa, é concebido como se tivesse em torno de si uma 'aura', isto é, como uma extensão não material, que preenche todo o espaço ao redor.Um aspecto muito importante do conceito físico de campo é que ele não é separável da matéria que o origina. Assim, campo gravitacional da Terra é tão inseparável dela como o campo magnético de um ímã é inseparável dele. Desse modo, se a matéria se move, o seu campo também se move, acompanhando a matéria. Assim, qualquer outra massa "imersa" no campo gravitacional da Terra é atraída por ela, através da força peso. Assim, podemos entender que o peso é a evidência mais comum da ação do campo gravitacional.

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