Fundamentos de Eletricidade Física 3 Fundamentos de Eletricidade ELETROSTÁTICA (Campo Elétrico) Prof. Alexandre W. Arins

Campo Elétrico O cientista inglês Michael Faraday, que introduziu a idéia de campos elétricos no século XIX, imaginava que o espaço nas vizinhanças de um corpo eletricamente carregado era ocupado por linhas de força. Embora não se acredite mais na existência dessas linhas, hoje conhecidas como linhas de campo elétrico, elas são uma boa maneira de visualizar os campos elétricos. As linhas de campo elétrico se afastam das cargas positivas (onde começam) e se aproximam das cargas negativas (onde terminam).

Campo Elétrico Na figura estão representadas as linhas as linhas de campo de uma carga puntiforme positiva e de uma carga puntiforme negativa.

Campo Elétrico As linhas do campo de um dipolo elétrico.

Campo Elétrico As linhas do campo entre placas paralelas.

Campo Elétrico ( ) Para que possamos medir, o campo elétrico , é preciso posicionar uma carga q0 (carga de prova) em um determinado ponto do espaço (P) e medir a força a que esta carga esta sujeita: A unidade de campo elétrico no SI é o newton por coulomb (N/C)

Campo Elétrico produzido por uma Carga Pontual Sabe-se que: Substituindo:

Campo de uma distribuição contínua de cargas Vamos discutir o caso de distribuições de cargas que envolvem um grande número de cargas muito próximas distribuídas ao longo de uma linha, superfície ou volume.

Campo de uma distribuição contínua de cargas

Exemplo: Campo elétrico axial de uma barra uniformemente carregada.

O campo elétrico criado por uma linha de carga Considerar que a quantidade de cargas é tão elevada que a distribuição pode ser considerada contínua.

O campo elétrico criado por uma linha de carga Seja ds o comprimento de um dos elementos de carga do anel. Como λ é a carga por unidade de comprimento, a carga do elemento é dada por:

O campo elétrico criado por uma linha de carga Devido à simetria do problema as componentes dEy se anulam.

O campo elétrico criado por uma linha de carga Q é a carga total da linha

Uma Carga Pontual em um Campo Elétrico Uma partícula carregada quando está na presença de um campo elétrico produzido por cargas estacionárias é submetida a uma força eletrostática dada por: A força eletrostática F que age sobre uma partícula carregada submetida a um campo elétrico E tem o mesmo sentido que E se a carga q da partícula for positiva e o sentido oposto se a carga q for negativa.

Medindo a Carga Elementar A equação desempenhou um papel importante na medição da carga elementar e, realizada pelo físico americano Robert A. Millikan em 1910-1913. Observando o movimento das gotas de óleo com a chave aberta e com a chave fechada e usando a diferença para calcular o valor da carga q de cada gota, Millikan descobriu que os valores de q eram sempre dados por: O experimento de Millikan constitui uma prova convincente de que a carga elétrica é quantizada; o cientista recebeu o Prêmio Nobel de física de 1923 em parte por esse trabalho.

Um Dipolo em um Campo Elétrico Forno de Micro-ondas Quando o forno é ligado, uma fonte de mjcro-ondas produz um campo elétrico alternado E no interior do forno. O campo elétrico E aplica um torque ao momento dipolar elétrico p que tende a alinhar p com E. Como o campo E é alternado, as moléculas de água mudam constantemente de orientação. A energia do campo elétrico é transformada em energia térmica portanto transferida ao alimento.