Física Geral 3001 Cap2 – Campo Elétrico 3ª Aula

Física Geral 3001
Cap2 – Campo Elétrico
(Cap. 22 – halliday, Cap. 21 Sears, Cap 30 Tipler – vol 2)
3ª Aula
Sumário
2.1 Introdução
2.2 O Campo Elétrico
2.3 Linhas de Campo
2.4 O Campo elétrico criado por uma carga
puntiforme
2.5 Campo Elétrico criado por um dipolo
2.1 Introdução
Vamos considerar o seguinte problema: fixar uma carga q1
positiva e, próximo a ela uma carga q2também positiva
r
F12
q1
q2
F21
Como q1 exerce força sobre q2?
Através da criação de um campo elétrico
Em qualquer ponto “p” do espaço o campo tem
módulo, direção e sentido. O campo é uma grandeza
vetorial!!!!
O campo elétrico é responsável pela força elétrica de interação
entre duas cargas
•Cargas q1 e q2 separadas por uma distância r sentem a ação
entre si devido ao campo que nada mais é que uma modificação no
espaço devido a presença da carga.
•Uma carga elétrica provoca no espaço um campo elétrico, que não
depende da existência de outra carga nas proximidades. Ao
aproximarmos uma carga de teste, o campo elétrico da primeira
fica perturbado pela ação do campo elétrico da carga teste.
•A ação do campo é limitado à velocidade da luz, ou seja, ao
movimentarmos q1 na direção de q2, esta somente perceberá o
movimento após um tempo t = l/c
Objetivo: estabelecer o conceito de campo elétrico
para cargas
2.2 O Campo Elétrico
Podemos definir o campo elétrico colocando uma carga
teste positiva q0 em um lugar do espaço próximo ao
campo
Embora usemos uma
carga teste, o campo
existe independente
desta carga.
[E=N/c] no SI
O campo elétrico é um intermediário entre cargas
q1
E
q2
Papel do campo elétrico na interação com objetos carregados:
1 – cálculo do campo elétrico produzido por uma distribuição de
cargas
2 – cálculo da força que um dado campo exerce sobre uma carga
colocada sobre ele.
2.3 Linhas de Campo
Michael Faraday
conceito de campo (sec.
XIX)
O espaço ao redor de um
campo
carregado
é
preenchido por linhas de
força
Linhas de campo
Maneira de se visualizar a
configuração de campos
elétricos
Relação entre as linhas de campo e os vetores de campo:
1 – Em qualquer ponto, a
direção de uma linha retilínea
do campo, ou a direção da
tangente de uma linha curva,
da a direção de
naquele
ponto.
2 – As linhas de campo são
desenhadas e modo que o
número de linhas por unidade
de área de um plano
perpendicular a elas seja
proporcional ao módulo de
2.4 O Campo elétrico criado por uma carga puntiforme
Colocamos uma carga q0 a uma distância r de uma carga
puntiforme q.
r
q0
Pela lei de Coulomb
q
Usando a definição de campo E
Observe não depende de q0
Vale o princípio de superposição
Força resultante sobre a carga q0 devido as outras cargas
Campo resultante na posição da carga q0 devido as outras cargas
Exemplo 24.2 –Haliday pag 21
2.5 Campo Elétrico criado por um Dipolo
Duas cargas com mesmo módulo q, porém sinais opostos separadas
por uma distância d, configuram um dipolo elétrico.
Qual é o campo elétrico criado pelo dipolo
em um ponto p sobre o seu eixo central
(eixo do dipolo)?
Pelo princípio da superposição:
Como d/2z <<1, vamos expandir usando o teorema do
binômio
Aprox. em 1ª ordem,
substituir na equação de
campo
Seja qd momento de dipolo p
P especifica a direção do eixo do dipolo, de qpara q+ Importância: estudo de moléculas
polares HCl H2O