Eletromagnetismo – Aula 2 Maria Augusta Constante Puget (Magu)

Interação à Distância (1) Se fixarmos uma carga pontual positiva q1 e depois colocarmos uma segunda carga pontual positiva q2 próximo a ela... ... da Lei de Coulomb, sabemos que a carga q1 exerce uma força eletrostática repulsiva sobre q2. Tendo os dados suficientes, podemos calcular a intensidade, a direção e o sentido dessa força.

Interação à Distância (2) Mas como q1 “sabe” que q2 está presente? Visto que as cargas não se tocam, como q1 consegue exercer uma força sobre q2?

Interação à Distância (3) Esta pergunta sobre ação à distância pode ser respondida dizendo-se que q1 estabelece um campo elétrico no espaço que a cerca. Em um ponto P qualquer neste espaço, o campo possui tanto intensidade, como direção e sentido.

Interação à Distância (4) A intensidade do campo elétrico depende da intensidade de q1 e da distância entre P e q1. A direção é a da reta que une q1 a P. O sentido depende do sinal elétrico de q1. Assim, quando colocamos q2 em P, q1 interage com q2 por meio do campo elétrico em P. A intensidade, a direção e o sentido desse campo elétrico determinam a intensidade, a direção e o sentido da força que age sobre q2.

Interação à Distância (5) E, se movermos q1 em direção a q2? A Lei de Coulomb nos diz que quando q1 está mais próxima de q2, a força eletrostática de repulsão que age sobre q2 deve ser maior. E de fato é! Entretanto, nesse caso, surge a seguinte questão: O campo elétrico em q2 e, portanto a força que age sobre q2, se modifica imediatamente?

Interação à Distância (6) A resposta é NÃO!!! A informação sobre o movimento de q1 se propaga para fora a partir de q1 (em todas as direções) como uma onda eletromagnética à velocidade da luz c. A variação do campo elétrico em q2 e, portanto, a mudança na força que age sobre q2, ocorre quando a onda finalmente alcança q2.

Campos Escalares (1) A temperatura em cada ponto de uma sala possui um valor definido. Pode-se medir a temperatura em qualquer ponto dado, posicionando-se um termômetro neste ponto. Chama-se à distribuição de temperaturas resultante de campo de temperaturas. Da mesma forma, pode-se imaginar um campo de pressões: formado pela distribuição dos valores de pressão do ar, um valor para cada ponto na atmosfera. Estes são dois exemplos de campos escalares, pois a temperatura e a pressão são grandezas escalares.

Campos Vetoriais (1) Visto que o campo elétrico é um campo vetorial, ele é formado por uma distribuição de vetores. Em cada ponto da região ao redor do objeto carregado, tem-se um vetor com intensidade, direção e sentido que representa o campo naquele ponto.

O Campo Elétrico (1) Podemos definir o campo elétrico em algum ponto P próximo do objeto carregado, procedendo da seguinte forma: Colocamos uma carga positiva q0 chamada carga de teste (ou carga de prova) no ponto P. Medimos a força eletrostática F que age sobre ela. Finalmente, definimos o campo elétrico E no ponto P devido ao objeto carregado como: 𝐸 = 𝐹 𝑞0

O Campo Elétrico (2) 𝐸 = 𝐹 𝑞0 A intensidade do campo elétrico no ponto P é E=F/q0. A direção e o sentido são os da força F que age sobre a carga de teste positiva. Unidade de campo elétrico no SI: N/C.

O Campo Elétrico (3) Apesar de usarmos uma carga de teste positiva para definirmos o campo elétrico de um objeto carregado, esse campo existe independentemente da carga de teste.

O Campo Elétrico (4) 1) Quando a carga criadora do campo for positiva, o campo elétrico produzido será de afastamento, como pode ser verificado pela colocação de cargas de prova de sinais diferentes nos pontos P1 e P2.    2) Quando a carga criadora do campo for negativa, o campo elétrico será sempre de aproximação, como mostra o esquema.      

O Campo Elétrico (5) - +

O Campo Elétrico (6) Campo Elétrico de Várias Cargas Puntiformes – Princípio da Superposição O vetor campo elétrico resultante ER, num ponto P de uma região onde existem várias cargas puntiformes, é dado pela soma vetorial dos vetores originados por cada carga no ponto P.    

O Campo Elétrico (7)     Para acharmos o campo elétrico devido a um grupo de cargas puntiformes, calculamos inicialmente os vetores do campo elétrico de cada carga, no ponto P, e depois somamos vetorialmente todos os vetores. Em outras palavras, o campo elétrico total, devido a um grupo de cargas, é igual à soma vetorial dos campos elétricos de todas as cargas. Ou seja:

Linhas de Campo Elétrico (1) Michael Faraday foi quem introduziu a ideia de campos elétricos, no século XIX. Ele imaginou o espaço ao redor de um campo carregado como se fosse preenchido com linhas de força. Apesar de não considerarmos estas linhas como reais, elas fornecem uma boa forma de visualizarmos padrões em campos elétricos.

Referências MOSCA, G; TIPLER, P A. Física para Cientistas e Engenheiros, V 2 Eletricidade e Magnetismo, Ótica, 6ª Ed. LTC, 2009. RESNICK, R; HALLIDAY, D; WALKER, J. Fundamentos da Física, V 3, Eletromagnetismo, 8ª Ed. LTC, 2009.