Campo Elétrico

Os efeitos elétricos que ocorrem nas proximidades de cargas elétricas são associados à existência de um campo elétrico no local, este interage com a carga de prova.

Um exemplo típico é a interação do cabelo de uma pessoa com a tela de uma televisão convencional, pois as cargas elétricas da televisão interagem com os cabelos deixando-os eriçados.

É importante perceber que um campo elétrico só pode ser detectado a partir da interação do mesmo com uma carga de prova, se não existir interação com a carga significa que o campo não existe naquele local.

Campo elétrico é um vetor assim vamos estudar a direção sentido e intensidade do campo.

Quando o campo elétrico é criado em uma carga positiva ele, por convenção, terá um sentido de afastamento.

Quando o campo elétrico é criado em uma carga negativa ele, por convenção, terá um sentido de aproximação.
 
Que fique claro que o sentido do campo elétrico depende exclusivamente do sinal da carga elétrica.

A intensidade de um campo elétrico E, sempre considerando a carga de prova puntiforme, pela formula: , assim voltando para a definição de campo podemos dizer que ele dependerá diretamente a força elétrica entre as cargas e inversamente à carga de prova.

Unidades de campo elétrico.

Partindo de que:

 e que   , após alguns cálculos chegamos que :

sendo que q₂ é a carga que gera o campo elétrico, d a distância entre as cargas e k a constante elétrica do meio ( 9,0 . 10⁹unidades do SI).

Questões

1 – Uma carga elétrica de 8 μC encontra-se no vácuo, no campo elétrico de outra carga elétrica que a influencia com uma força elétrica de módulo 12x10-3 N. Qual o módulo desse campo elétrico?

2 – Uma carga elétrica de -5 μC encontra-se no vácuo, no campo elétrico de outra carga elétrica que a influencia com uma força elétrica de módulo 125x10-3 N. Qual o módulo desse campo elétrico?

A Lei de Coulomb

A força elétrica que age entre dois corpos, ou entre partículas carregadas eletricamente, depende do valor das cargas e da distância entre os dois objetos. Essa força foi chamada de Lei de Coulomb.

Foi no ano de 1785 que o cientista francês, Charles Augustin Coulomb, através de medidas laboratoriais determinou que o valor do módulo da força que existe entre duas esferas carregadas, sendo uma carga (Q₁) e outra (Q₂), é proporcional ao produto, em módulo, de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância d entre elas. A figura abaixo ilustra a relação matemática expressa pelo cientista Coulomb.

    ou    

Na expressão, k é a constante de proporcionalidade chamada de constante eletrostática. Caso o meio em questão seja o vácuo, a constante eletrostática é representada por k₀, e tem um valor igual a:

k = k₀ = 9 x 109 N.m²/C²

<sup>Onde:

F= é a força de interação entre duas partículas (N)
k=é uma constante = k₀ =</sup> 9.10^{9 N.m2/C2
Q=é a carga elétrica da primeira partícula (C)
q= é a carga elétrica da segunda partícula (C)
d= é a distância que separa as duas partículas (m)}

O gráfico abaixo nos mostra que quanto maior for a distância que separa os dois objetos carregados, menor será a força elétrica entre eles.

A intensidade da força elétrica diminui com o quadrado da distância

É interessante notar que a força elétrica sempre atua na direção da linha imaginária que une as duas esferas (ou corpos), sendo que seu sentido é determinado pelo sinal relativo entre duas cargas.

De acordo com a figura abaixo podemos perceber que a força é de ação atrativa quando as cargas possuem sinais diferentes e de ação repulsiva quando as cargas possuem sinais iguais.

A força elétrica que atua sobre um dos corpos possui o mesmo valor, em módulo, e mesma direção que a força que atua sobre o outro corpo, porém possui sentido contrário.

Colocando-se as cargas Q₁ e Q₂ ao longo de um eixo imaginário x, podemos representar três situações possíveis. Na figura, podemos ver que sempre surge um par de forças que age separadamente em cada uma das cargas.

Atração e repulsão de dois objetos carregados eletricamente

Exercícios Sobre A Lei De Coulomb

 1º) Duas partículas eletricamente carregadas com +8,0 . 10^-6 C cada uma são colocadas no vácuo a uma distância de 30cm, onde K₀ = 9 . 10⁹ N.m²/C². A força de interação entre essas cargas é:

a) de repulsão e igual a 6,4N.

b) de repulsão e igual a 1,6N.

c) de atração e igual a 6,4N

d) de atração e igual a 1,6N

e) impossível de ser determinada.

RESPOSTA

F = K₀.Q₁.Q₂
      d²

F = 9.10⁹.8.10^-6.8.10^-6
   (30.10^-2)²

F = 576.10^-3
      900.10^-4

F = 6,4 N

Como as cargas são iguais e possuem o mesmo sinal, elas repelem-se.
Portanto, a força de interação entre as cargas é de repulsão e igual a 6,4N.
Portanto, Alternativa “a”.

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