Campo e Potencial Elétrico

Campo Elétrico

 

O campo elétrico é a região em volta da carga que permite a interação elétrica. É uma interação vetorial que a carga produz à sua volta.

Para uma carga positiva o campo elétrico é  representado por vetores que vão apontar para fora da carga.

Para uma carga negativa o campo elétrico é  representado por vetores que vão apontar para dentro da carga.

Cálculo do campo elétrico

Obs.: A representação do campo elétrico é muito importante, pois ela difere da força. A força para ser  representada depende da atração ou repulsão. O campo depende apenas se é para fora (carga positiva) ou para dentro (carga negativa). E o vetor é proporcional ao valor da carga e inverso do quadrado da distância.

Observe o desenho a seguir. No ponto R o campo é E, no ponto P (duas vezes mais distantes) o campo é 4 vezes menor, então o vetor deve ser também 4 vezes menor.

Exercício resolvido:

Duas cargas de mesmo módulo, mas sinais opostos estão colocadas nos vértices de um triângulo equilátero conforme ilustra a figura a seguir.

O campo elétrico resultante no ponto P é mais bem representado por:

Solução:

O campo elétrico da carga positiva vai apontar para fora da carga.

O campo elétrico da carga negativa vai apontar para dentro da carga.

O campo resultante é a soma vetorial dos dois campos.

Letra C

 

Obs.: Duas placas planas paralelas ligadas a uma bateria produzem um campo uniforme em seu interior. Essas placas formam um capacitor plano.

 

Trabalho da força elétrica

 

Considere uma bateria ligada a duas placas planas e paralelas formando um campo elétrico uniforme.

A distância entre as placas é d. Uma partícula positiva é colocada no interior do campo e fica sujeita a uma força F. O trabalho é:

O valor ΔU é chamado de diferença de potencial.

 O trabalho para levar uma carga q de A para B é    

 Obs 1: O potencial elétrico é uma grandeza escalar e representa a energia por unidade de carga. Para uma carga Q, o potencial em um ponto distante d é definido como:

Assim a energia é Energia = Uq

 

Superfície equipotencial e linhas de campo elétrico (ou linhas de força).

Os pontos eqüidistantes da carga possuem o mesmo potencial.

As linhas concêntricas formam as superfícies equipotenciais.

As linhas de força ou de campo se formam pela superposição dos campo elétricos. A figura a seguir ilustra um dipolo elétrico. Observe que as linhas saem da carga positiva e entram na negativa. As linhas não se cruzam.

O desenho seguinte ilustra as linhas de campo e as superfícies equipotenciais.

Para um campo de placas as linhas de campo são perpendiculares às placas e as superfícies equipotenciais são paralelas as placas. Abaixo um exemplo usando uma bateria de 12 V.

 

Dicas: As unidades são importantes

Força => N (newton)

Campo => N/C (newton por coulomb)ou V/m (volt por metro)

Potencial => V (volt)

Trabalho e energia => J (joule)

 

Campo e força são grandezas vetoriais: faça o desenho dos vetores e não use sinal nas contas

Potencial e trabalho são grandezas escalares: não faça desenho e use o sinal nas contas.

Bom estudo.

 

 

 

 

 

 

 



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