Aula 24_Campo Elétrico e Potencial

AULA 24
CAMPO ELÉTRICO E POTENCIAL ELÉTRICO
1-
CAMPO ELÉRTRICO
Campo elétrico é uma região do espaço modificada (perturbação eletrostática) pela presença
de um corpo
eletrizado (carga fonte).
Considere Q a carga fonte ao redor da qual teremos o campo elétrico e q a carga de prova.
Note que quando a carga de prova é colocada numa região onde existe o campo elétrico, atua
sobre esta carga, uma força eletrostática.
2-
VETOR CAMPO ELÉTRICO (E)
O vetor campo elétrico é usado para definir a direção, a intensidade e o sentido do campo
elétrico.
Considere uma carga de prova numa região de campo elétrico, sofrendo ação de uma força
eletrostática. A definição do vetor campo elétrico é dada a seguir.
3-
RELAÇÃO GRÁFICA
4-
DIREÇÃO E SENTIDO DO VETOR CAMPO ELÉTRICO (E)
A direção do vetor campo elétrico em um ponto, é a direção da reta que une este ponto ao
centro da carga fonte.
O sentido do vetor campo elétrico depende do sinal da carga fonte. Veja que se a carga fonte é
positiva, ao aproximarmos dela uma carga de prova positiva, esta sofrerá repulsão e se a
carga de prova for negativa, esta sofrerá atração. Observe ainda que se a carga de prova é
positiva, a força eletrostática e o vetor campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo
sentido e, se a carga de prova for negativa, a força eletrostática e o vetor campo elétrico têm
a mesma direção e sentidos opostos. Daí, concluímos que independentemente do sinal da
carga de prova, o campo será de afastamento se a carga fonte for positiva e analogamente
será de aproximação se a carga fonte for negativa.
5-
CAMPO ELÉTRICO GERADO POR DUAS OU MAIS CARGAS PUNTIFORMES.
Quando duas ou mais cargas geram o mesmo campo elétrico, o vetor campo elétrico em um
ponto é dado pela soma vetorial dos vetores produzidos por cada carga.
6-
ENERGIA POTENCIAL (εp)
Quando duas cargas são fixadas próximas uma da outra, surge a força eletrostática que pode
ser de atração ou
Repulsão. Existe aí também uma energia potencial armazenada no sistema que poder ser
calculada como mostra a equação abaixo.
Lembre que a constante eletrostática no vácuo é K0=9,0.109 N.m2/C2.
7-
POTENCIAL ELÉTRICO (V)
O potencial elétrico mede o nível de energia potencial associado a um ponto do campo elétrico.
Observe que o potencial elétrico só depende da carga fonte, ou seja, se a carga fonte for
positiva o potencial é
positivo e se a carga fonte for negativa o potencial é negativo.
Lembre:
- o potencial é uma grandeza escalar
- a constante eletrostática no vácuo é K0=9,0.109 N.m2/C2.
8-
RELAÇÃO GRÁFICA
Sendo o potencial elétrico inversamente proporcional à distância, temos:
9-
POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR VÁRIAS CARGAS
O potencial elétrico num ponto P pertencente a um campo elétrico gerado por várias cargas é a
soma algébrica dos potenciais individuais de cada carga.
10- TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA
Uma carga q é transportada de um ponto A para um ponto B, pertencentes a um campo
elétrico. As forças elétricas que atuam nessa carga realizam um trabalho dado por:
EXERCÍCIOS
1- (MACKENZIE) – Sobre uma carga elétrica de 2,0.10-6C colocada em certo ponto do
espaço, age uma força de intensidade 0,80N. Despreze as ações gravitacionais. A intensidade
do campo elétrico nesse ponto é:
b) 1,3.10-5N/C
c) 2,0.103N/C
d) 1,6.105N/C
e) 4,0.105N/C
a) 1,6.10-6N/C
r
2- (MACKENZIE) – O campo elétrico E1 de uma carga puntiforme Q, a uma distância d, tem
r
intensidade x. Portanto, o campo elétrico E2 , de outra carga elétrica 4Q, a uma distância 2d,
tem intensidade:
a)
x
4
b)
x
2
c)
x
d) 2x
e) 4x
3- (UNICAP) – Uma carga de -2,0.10-9C está na origem de um eixo x. A diferença de
potencial entre x1=1,0m e x2=2,0m (em V) é:
a) +3
b) -3
c) -18
d) +18
e) -9
4- (UNIRIO) – A figura abaixo mostra duas cargas elétricas puntiformes Q1=+1.10-6C e Q2=1.10-6C localizada nos vértices de um triângulo eqüilátero de lado d=0,3m. O meio é o vácuo,
cuja constante eletrostática é k0=9.109N.m2/C2. O potencial elétrico e a intensidade do campo
elétrico resultante no ponto P são, respectivamente:
b) 0V; 3 .105 N/C
e) 6.104 V; 2.105 N/C
a) 0V; 1.105 N/C
d) 6.104 V; 1.105 N/C
c) 3.104 V;
3 .105 N/C
P
d
d
d
Q1
Q2
5- (MAUÁ) – Entre dois pontos A e B existe uma diferença de potencial eletrostático VAVB=+40V. Uma carga puntiforme q=1,5.10-8C é deslocada do ponto A até o ponto B, sobre a
reta AB, vagarosamente:
a) Calcule o trabalho realizado pelo campo elétrico nesse deslocamento e explique o
significado do seu sinal algébrico.
b) seria possível calcular o trabalho realizado se a partícula se deslocasse de A para B
porém não sobre a reta AB? Por quê?
RESPOSTAS
1.
E
2.
C
3.
E
4.
A
5.
a) τ=6,0.10-7J
b) Sim, pois o trabalho independe do formato da trajetória.