O campo elétrico.
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Aula 1 Analogia campo gravı́tico , campo elétrico Pontos comuns: ~g vectorial⇤ ~ F ~g = m (força por unidade de massa) força exercida sobre massa de prova de 1 kg W = F d = mgd - energia potencial gravı́tica pode ser convertida em energia cinética de massa g = G dm2 - campo gravı́tico de fonte pontual varia com o inverso do quadrado da distância ~ E vectorial⇤ ~ ~ = F (força por unidade de carga) E q força exercida sobre carga de prova de +1 C W = F d = qEd - energia potencial elétrica pode ser convertida em energia cinética de carga 1 q E = 4⇡" - campo elétrico de fonte pontual d2 varia com o inverso do quadrado da distância Table 1: Pontos comuns ⇤ é necessário conhecer a intensidade, direção e sentido para descrevê-las completamente. Pontos distintos: ~g massas são sempre positivas vetores divergem de fonte forças são sempre de atração ~ E cargas elétricas podem ser positivas ou negativas vetores divergem se q > 0 e convergem se q < 0 forças podem ser de atração ou repulsão Table 2: Pontos distintos Campo produzido por duas cargas Ver figuras 1 e 2: • O campo é criado pelas cargas q1 e q2 . • A carga vermelha é a carga de prova. É deslocada para avaliar o campo em cada ponto. Na figura aparece num ponto e vê-se que resulta da soma das forças devidas à carga q1 e q2 . • As linhas de campo divergem das cargas positivas e convergem nas cargas negativas. • Se as cargas geradoras do campo têm igual sinal as linhas “fogem” umas das outras. Caso contrário as linhas de campo unem as cargas opostas. • O campo é mais intenso perto das cargas. • As linhas equipotenciais são perpendiculares às linhas de campo. 1 V d E= • As linhas equipotenciais são mais densas (mais próximas umas das outras) nos pontos onde o campo é mais intenso. Ou seja, quando salto de uma linha equipotencial (e.g. V1 = 2 V) para outra linha equipotencial (e.g. V2 = 1 V ) V = V2 V1 = 1 V), se d for pequeno então E será grande. Legenda das figuras 1 e 2: F~1 - Força devida à carga q1 : laranja F~2 - Força devida à carga q2 : laranja ~ = F~1 + F~2 - Campo elétrico nesse ponto : vermelho E Linhas equipotenciais: azuis Linhas de campo elétrico: cinzentas Campo de placas paralelas O campo resulta da soma dos contributos de todas as cargas. Se houver igual número de cargas à direita e à esquerda da carga de prova então o campo será sempre vertical (ver figura 3- canto superior direito) porque a soma das componentes horizontais é zero. O campo entre as placas é constante na região central. As linhas equipotenciais são igualmente espaçadas, ou seja ao passar de uma linha para outra há sempre a mesma variação de potencial V para a mesma distância d. No entanto, nas bordas das placas o campo deixa de ser constante. 2 F1 E F2 q1 q2 Figura 1 q1 F2 Figura 2 q2 E F1 Figura 3
