Campo elétrico e sua relação com a força elétrica Prof. André Pires.

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1 Campo elétrico e sua relação com a força elétrica Prof. André Pires

2 Relembrando... A LEI DE COULOMB Prof. André Pires

3 PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO “A força com a qual duas cargas interagem não é modificada pela presença de uma terceira. Em outras palavras, se uma carga está em presença de outras cargas elétricas, a força resultante sobre ela é a soma vetorial das forças exercidas por cada uma das cargas em separado”. Prof. André Pires

4 CAMPO ELÉTRICO Um campo elétrico é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por sistemas delas. Cargas elétricas colocadas num campo elétrico estão sujeitas à ação de forças elétricas, de atração e repulsão. Prof. André Pires

5 VETOR CAMPO ELÉTRICO Por ser o Campo Elétrico um campo vetorial, temos associado a cada ponto do espaço um vetor Campo Elétrico, cuja definição é a seguinte: Unidade de E: N/C Prof. André Pires

6 VETOR CAMPO ELÉTRICO Os vetores F e E possuem a mesma direção. O sentido será determinado pelo sinal da carga de prova: Carga positiva (+), F e E terão o mesmo sentido, Carga negativa (-), F e E terão sentidos contrários. É importante saber que o vetor campo elétrico num ponto NÃO depende do valor da carga de prova q. Se tomarmos diferentes cargas, verificamos a ação de diferentes forças, porém a relação entre a força e a carga permanece a mesma para cada ponto Prof. André Pires

7 CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA Analisando o campo elétrico gerado por uma carga puntiforme, vemos que sua direção será radial, ou seja, como se a carga estivesse localizada no centro de um círculo de raio “d”. Seu sentido é apontando para fora das cargas positivas e para dentro das cargas negativas. Prof. André Pires

8 CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA Seu módulo pode ser calculado utilizando-se a Lei de Coulomb: Os vetores F e E possuem a mesma direção. Prof. André Pires

9 LINHAS DE FORÇA A cada ponto de um campo elétrico associa-se um vetor E. A representação gráfica de um campo elétrico consiste em utilizar as linhas de forças. Linhas de forças são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos, orientadas no sentido do vetor campo. Onde houver maior densidade de linhas, o campo será mais intenso. Prof. André Pires

10 LINHAS DE FORÇA As figuras a seguir mostram linhas de força de alguns campos elétricos particulares: Prof. André Pires

11 CAMPO ELÉTRICO UNIFORME É o campo elétrico onde o vetor E é o mesmo em todos os pontos. Assim, em cada ponto do campo, o vetor E tem a mesma intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido. As linhas de força de um campo elétrico uniforme são retas paralelas igualmente espaçadas e todas com o mesmo sentido. Prof. André Pires

12 CONDUTOR ELETRIZADO Em um condutor eletrizado, os portadores de carga elétrica livres se concentram em sua superfície externa, graças à repulsão que sofrem entre si. Assim não há cargas elétricas em excesso no interior do condutor, fazendo com que o Campo Elétrico seja sempre nulo no interior do condutor. Isso faz com que uma pessoa dentro de uma estrutura metálica não seja afetada se uma descarga elétrica atinge a estrutura, como um avião, por exemplo. Esse efeito é chamado de blindagem eletrostática ou Gaiola de Faraday. Prof. André Pires

13 EXERCÍCIO Considere duas partículas carregadas respectivamente com +2,5 µC e -1,5 µC, dispostas conforme mostra a figura abaixo: Qual a intensidade da força que atua sobre a carga 2? Prof. André Pires

14 SOLUÇÃO Analisando os sinais das cargas podemos concluir que a força calculada pela lei de Coulomb será de atração, tendo o cálculo de seu módulo dado por: Prof. André Pires

15 SOLUÇÃO Portanto a força de atração que atua sobre a carga 2 tem módulo 0,375N e seu vetor pode ser representado como: Prof. André Pires