campo eletrico

CAMPO ELÉTRICO
Prof. Hans R. Zimermann
Adaptado de Professor Rogério Andrade - UFC
Resumo:Apresentação em Power Point sobre campo
elétrico,
Lei de Coulomb, raios etc.
Fonte: Pion – Ligado na Física (pion.sbfisica.org.br)
É uma alteração produzida no espaço onde há
uma massa, um imã ou uma carga elétrica.
Tipos de Campo
Campo Gravitacional
Campo Magnético
Campo Elétrico
q
q
-
Carga Fonte
+
Q
F
+
F
q
F
Carga de prova
q
-
+
-
F
q
F
+ q
F
Em todos os ponto do espaço onde
for colocada uma carga de prova
existe uma Força.
É uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que
estão sob a influência de uma carga elétrica (carga fonte), 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.
AFASTAMENTO
APROXIMAÇÃO
Em todos os pontos do espaço há um campo elétrico quando uma carga de
prova ai colocada, em repouso, fica sujeita a ação de uma força Elétrica.
•Em todos os pontos do espaço há um campo elétrico quando uma
carga de prova ai colocada, em repouso, fica sujeita a ação de uma
força Elétrica.
•O campo elétrico pode ser representado, em cada ponto do espaço,
por um vetor, simbolizado por E.
Características do vetor E
 O vetor E terá, no ponto P, a direção e o
sentido da força que atua em uma carga
puntiforme positiva colocada em P.
 O módulo de E é dado por:
F
E
q
Unidade: N/C
Sendo q > 0, F e E têm o mesmo sentido; sendo q < 0, F e E têm sentidos
contrários. F e E têm sempre a mesma direção.
E
F
+q
E
+q
CONCLUSÕES
F
+
Q
F
-q
Q
E
-q
F
E
 Carga fonte positiva (Q > O)
gera campo elétrico de
afastamento.
 Carga fonte negativa (Q < O)
gera campo elétrico de
aproximação.
 Uma partícula eletrizada (Q)
gera campo elétrico na região
do espaço que a circunda,
porém, no ponto onde foi
colocada, o vetor campo, devido
à própria partícula é nulo.
Cálculo do Campo Elétrico
Q
+
F
E 
E
+
F
q
q
d
E 
k
F
E 
q
E  k
Q
d2
Q.q
d2
q
Considere o seguinte esquema:
Q _ Carga fonte
q _ Carga de prova colocada em um
ponto P no campo gerado por Q.
d _ distância do ponto P à carga
fonte Q
P
q
d
Q
F
q E 
KQq
KQq
d
2
d
2
E
;F  q E
E
KQ
d2
0
d
O gráfico representa a intensidade
do vetor E, criado por uma partícula
eletrizada com carga Q em função da
distância d.
 É importante salientar que a existência do campo
elétrico em um ponto não depende da presença da
carga de prova naquele ponto. Assim, existe um
campo elétrico em cada um dos pontos, embora não
haja carga de prova em nenhum deles.
 A unidade de intensidade de campo elétrico no
Sistema Internacional de Unidades (SI) é o volt por
metro ( V/m ), conforme veremos mais adiante.
 A intensidade, direção e sentido dependem do
ponto do campo, da carga do corpo que produz o
campo e do meio que o envolve.
E1
p
a  120o
a
ER
ER = E1 + E2
E2
q1
+
-
q2
ER =  E12 + E22 + 2E1 .E2.cos a
Dipolo Elétrico
Placas Paralelas
Campo Variado
+
Campo Uniforme
-
+
+
+
+
+
+
+
-
1. O vetor campo elétrico é tangente à linha de força.
2. Quanto mais próximas as linhas estiverem entre si, mais intenso é o campo
elétrico.
3. Duas linhas de campo de uma mesma carga jamais se cruzam.
4. As linhas de campo sempre
Iniciam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.
5. O número de linhas que entram em uma carga ou saem dela
é proporcional ao valor da carga.
6. Na ausência de campo elétrico, não existem linhas de campo.
2) O vetor compo elétrico é sempre tangente a uma linha de força
em qualquer ponto.
E
E
+
E
E
3) A concentração de linhas de força é diretamente proporcional
a intensidade do campo elétrico.
Em A a densidade de linhas
é maior do que em B.
E A > EB
+
A
B
A
-
+
B
Em A a densidade de linhas
é maior do que em B.
EA > EB
+
+A
+
+
+
+
+
B
-
EA = EB
-
+
T
r
a
j
e
t
ó
r
i
a
s
P
a
r
a
b
ó
l
i
c
a
s
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
Cargas positivas
movimentam-se
espontaneamente
a favor do campo
Cargas negativas
movimentam-se
espontaneamente
contra o campo
• No interior de um condutor em equilíbrio
eletrostático todas as cargas de um condutor se
distribuem unifomemente na superfície
Os condutores ocos protegem
eletrostaticamente os corpos em seu interior.

E= 0
O Campo Elétrico no interior de um condutor é nulo.
d
O
E
d - distância do centro da
esfera ao ponto considerado
na parte externa.
Q - carga da esfera, que se
comporta como uma carga
puntiforme no centro da
d mesma.
Q
K
R2
O
P
R
Campo Elétrico de um condutor esférico carregado
As tempestades envolvem grandes
nuvens
de
chuva
chamadas
"cumulus nimbus". Estas são nuvens
"carregadas", medindo 10 ou mais
quilômetros de diâmetro na base, e
de10 a 20 quilômetros de altura.
Leitura Recomendada:
•JOHN M. WALLACE and PETER V. HOBBs.
Atmospheric Science: An Introductory Survey, 2nd
Ed., Elsevier 2006.
Campo Elétrico ioniza o ar
Descarga líder (100 km / s)
invisível
Quando a descarga líder está entre
20 e 50 m do solo surge a
descarga de conexão esta sim
visível
Campo Elétrico ioniza o ar
Descarga líder (100 km / s)
invisível
Quando a descarga líder está entre
20 e 50 m do solo surge a
descarga de conexão esta sim
visível
As cargas positivas que parecem subir, na verdade
significam a ionização do ar onde as cargas negativas
passaram. Só quem se move são as cargas negativas.






Picos de colinas.
Topo de construções.
Campos abertos,
campos de futebol.
Estacionamentos.
Piscinas, lagos e costa
marítimas.
Sob arvores isoladas.



Raio: é uma gigantesca faísca elétrica,
dissipada rapidamente sobre a terra,
causando efeitos danosos.
Relâmpago: é a luz gerada pelo arco elétrico
do raio.
Trovoada: é ao ruído ( estrondo) produzido
pelo deslocamento do ar devido ao súbito
aquecimento causado pela descarga do raio.
a) Sistema de captação.
b) Sistema de descidas.
c) Sistema de
aterramento.

Este método é baseado na proposta de
Benjamim Franklin e tem por base uma
haste elevada. Esta haste na forma de ponta
, produz, sob a nuvem carregada, uma alta
concentração de cargas elétricas,
juntamente com um campo elétrico intenso.
Isto produz a ionização do ar , diminuindo
a altura efetiva da nuvem carregada, o que
propicia o raio através do rompimento da
rigidez dielétrica do ar.
-É uma consequência da lei de Coulomb.
-Outro procedimento para o cálculo dos campos elétricos.
⇒mais indicado para o cálculo do campo elétrico de
distribuições de carga simétrica.
-Guia para o entendimento de problemas mais complicados.
LINEAR
σ =Q/L
SUPERFICIAL
σ =Q/A
VOLUMETRICA
σ =Q/V
•Base quantitativa a idéia de linhas do campo elétrico.
•Fluxo elétrico é uma medida do número de linhas do
campo elétrico que atravessam uma determinada superfície.
•Quando a superfície atravessada envolve uma determinada
quantidade de carga elétrica, o número líquido de linhas
que atravessam a superfície é proporcional à carga líquida
no interior da superfície.
•O número de linhas contado é independente da forma da
superfície que envolve a carga (Lei de Gauss)
Campo elétrico uniforme (em
módulo e direção), área A ⊥ ao
campo
O número de linhas por unidade de área é proporcional ao módulo do
campo elétrico.