A força elétrica (assim como a força gravitacional) é uma força de

09/08/2016
FÍSICA (Eletricidade e
Eletromagnetismo)
Cap.II Campos Elétricos
prof. Dr. Sergio Turano de Souza
FÍSICA ( Eletricidade e Eletromagnetismo)
Campos Elétricos
Prof. Dr. Sergio Turano de Souza
A força elétrica (assim como a força gravitacional) é uma força de
campo que pode agir através do espaço (à distância), produzindo
um efeito mesmo sem que haja contato entre os corpos
envolvidos.
Como visto, uma partícula carregada eletricamente exerce uma
força sobre outra partícula carregada à uma distância r dessa.
O que é campo elétrico?
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1. O CAMPO ELÉTRICO
Sendo q1 e q2 cargas pontuais positivas, pela Lei de Coulomb, calculamos a
força (intensidade, direção e sentido)
𝑞1 𝑞2
𝐹=𝑘 2
𝑟
Mas como q1 sabe que q2 está presente?
Como é a ação à distância?
→ CAMPO ELÉTRICO
• q1 estabelece um campo elétrico no espaço que cerca;
• O campo possui intensidade, direção e sentido;
• A intensidade depende de q1 e da distância entre q1 e um ponto P qualquer
nesse espaço;
• A direção é a reta entre q1 e P e o sentido depende do sinal elétrico de q1.
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O campo elétrico é um campo vetorial → é uma distribuição de
vetores, um para cada ponto da região ao redor de um objeto
carregado.
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Medimos a força eletrostática 𝐹 que atua sobre a carga teste e
definimos o campo elétrico 𝐸 no ponto P devido ao objeto carregado
como:
𝐸=
𝐹
𝑞0
Campo Elétrico.
A intensidade é 𝐸 = 𝐹 𝑞 e a direção e o sentido são os mesmos de
𝐹.
Unidade (SI): Newton por Coulomb (N/C)
- Esse campo existe independente da carga teste.
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2. LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO
Michael Faraday (século XIX)
Linhas de campo elétrico se estendem para fora de uma carga positiva (de
onde se originam) e em direção a uma carga negativa (onde elas terminam).
Michael Faraday (22
September 1791 – 25
August 1867) was an
English scientist
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As linhas de campo não se cruzam. O número de linhas é proporcional à carga.
O vetor campo elétrico em um ponto é tangente à linha de campo que passa
pelo ponto.
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3. O CAMPO ELÉTRICO DEVIDO A UMA CARGA PONTUAL
Para determinarmos o campo elétrico devido a uma carga pontual q (ou
partícula carregada) em qualquer ponto a uma distância r da carga pontual,
colocamos uma carga de teste positiva q0 nesse ponto.
Da Lei de Coulomb:
𝐸=
Para n cargas positivas:
𝐹
𝑞
=𝑘 2
𝑞0
𝑟
𝐸=𝑘
𝑞
𝑟
𝑟2
𝐸 = 𝐸1 + 𝐸2 + 𝐸3 + ⋯ + 𝐸𝑛
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Aplicativo de simulação de Campos Elétricos:
http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.html
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PROBLEMAS
1. Qual deve ser o módulo de uma carga puntiforme escolhida de
modo a criar um campo elétrico de 1 N/C em pontos localizados a 1 m
de distância?
2. Duas cargas puntiformes de módulos q1 = 2,0 x 10-7 C e
q2 = 8,5 x 10-8 C estão separadas por uma distância de 12 cm. (a) Qual o
módulo do campo elétrico que cada carga produz no local da outra? (b)
Que força elétrica atua sobre cada uma delas?
2.
1. q = 0,111 nC
(a) E1 = 1,25 x 105 N/C e E2 = 0,53 x 105 N/C
(b) 1,0 x 10-2 N
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3. Quando uma carga de prova de +5,00 nC é colocada em um ponto, a
força que sofre é 2,00 × 10-4 N na direção x. Calcule o campo elétrico E
nesse ponto.
E = 4,00 × 104 N/C i
4. Calcule a força sobre um elétron colocado no ponto do exemplo
anterior, onde o campo elétrico é de 40,00 kN/C i.
F = 6,40 × 10-15 N (–i)
5. Uma carga de 4,0 mC está na origem do sistema de coordenadas. Qual
o módulo e a direção do campo elétrico sobre o eixo x em P1 = 6,0 m e
P2 = 10,0 m?
E(P1) = 1000,00i N/C
E(P2) = 360,00i N/C
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6. Determine o valor do campo elétrico no ponto médio entre duas
partículas de cargas de 4,0 mC e 6,0 mC localizadas nos pontos 2,0 m e
8,0 m no eixo de coordenadas x.
Er = -2,0 x 103 N/C i
7. Duas partículas de cargas de 2,0 mC e -5,0 mC estão localizadas nos
pontos -2,0 m e 3,0 m no eixo de coordenadas x. Qual é o valor do campo
elétrico, devido a essas cargas, na origem do eixo de coordenadas?
Er = 9,5 x 103 N/C i
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8. Uma carga de 5,0 mC está localizada na origem do eixo de coordenadas e outra
de -4,0 mC está no eixo x a 0,30 m da origem. Encontre o campo elétrico em um
ponto P (0;0,4).
Er = 0,86 x 105 i + 1,66 x 105 j N/C
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