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Campo elétrico
Colocando uma carga ( carga fonte ou carga principal ou carga geradora ) em determinada posição, percebe-se que o espaço que a envolve modifica-se, de tal forma que outra carga colocada nessa região ( carga de prova ) sofre a ação da primeira, seja de atração ou de repulsão. Diz-se então que em uma região existe um campo elétrico quando uma carga de prova ali colocada, em repouso, sofre a ação de uma força elétrica. Quando as cargas se movimentam, seus movimentos são transmitidos aos corpos eletrizados vizinhos, na forma de uma perturbação do campo. As perturbações emanam dos corpos eletrizados que estão sendo acelerados, e se propagam com a rapidez da luz. O campo elétrico é uma espécie de armazém de estocagem de energia, e a energia pode ser transportada a grandes distâncias por um campo elétrico.
✓ Vetor campo elétrico
Considere uma região do espaço onde seja colocada uma carga principal Q , gerando então um campo elétrico no local. Posicionando uma carga de prova q em um ponto P dessa região, sobre ela atuará uma força elétrica. Por definição, o vetor campo elétrico criado por Q no ponto P será dado por:
F F
E E
q q
unidade: N/C
Dessa relação percebe - se que E e F terão sempre a mesma direção.
q 0 E tem o mesmo sentido de F q 0 E tem sentido oposto ao de F
RESOLUÇÃO Estando a gota suspensa, pode-se falar que:
e o F = P q E = mg q E = d V g q E = d R g ( ) 3 3 3 2 3 3 3 10 0,8 0,8 0,8. 10 g kg kg cm (^) m m − − Mas^ =^ = Logo: 19 q 3 .10 C −
Daí temos:^ =
3
q q
(UFMS- 2019 ) Uma partícula de massa 2 , 5 · 10 -^21 kg move-se 4 cm, a partir do repouso, entre duas placas metálicas carregadas que geram um campo elétrico uniforme de módulo igual a 1 · 105 N/C. Considerando que para percorrer essa distância a partícula gasta um tempo de 4 · 10 - (^6) s, a opção que dá corretamente o valor da carga elétrica é: a) 1 , 25 · 10 -^16 C b) 1 , 75 · 10 -^16 C c) 2 , 25 · 10 -^15 C d) 1 , 45 · 10 -^15 C e) 1 , 15 · 10 -^15 C RESOLUÇÃO Para o MUV, temos:
2 2 2 6 10 (^0 0 )
a a m
S S v t t a
s
− −
Sendo a força elétrica a força resultante, temos: 5 21 9 17
Fe FR q E ma q .1.10 2,5.10 .5.10 q 12,5.10 C
− −
A
➢ Obs.: caso o campo elétrico seja constante em todos os pontos de uma região, suas linhas de força são representadas retilíneas, paralelas, de mesmo sentido e uniformemente distribuídas. Teremos o chamado campo elétrico uniforme. ✓ Campo elétrico gerado por uma carga puntiforme Considere uma carga elétrica puntiforme Q criando, na região do espaço que a envolve, um campo elétrico. Nessa região, tomemos um ponto P situado a uma distância d da carga. Sendo _Q
0_ , temos que em qualquer ponto da região que envolve a carga elétrica Q , o campo elétrico será de afastamento e direção radial.
Caso a carga principal (ou carga fonte) seja Q < 0 , o sentido do campo elétrico será de aproximação e direção radial. Assim temos que a intensidade do campo elétrico em um ponto P situado a uma distância d da carga principal Q será dada por: 2 2
.. . K Q q F K Q d E E E q q d = = = Para o caso de diversas cargas puntiformes temos: 1 2 ... RES n E = E + E + + E carga principal puntiforme isolada
(UNIEVANGÉLICA- 2018 / 2 ) Uma carga Q cria, no ponto x , um vetor campo elétrico como descrito na figura a seguir.
E
Em termos do módulo do campo elétrico em x , o módulo do vetor campo elétrico no ponto
y será
a) E/ 2 b) 3 E/ 2 c) 2 E/ 3 d) 4 E/ 9
RESOLUÇÃO Calculando primeiro o campo em X: ( ) 2 2 2
K Q KQ
E E KQ Er
d r
Calculando o campo em Y: ( ) 2 2 2 2 4 4 3 9 9 y y y K Q (^) KQ Er E E E E E d (^) r r = = = = D
(UECE) Quatro cargas elétricas fixas, com valores q , 2 q , 3 q e 4 q , são dispostas nos vértices de um quadrado de lado d. As cargas são posicionadas na ordem crescente de valor, percorrendo-se o perímetro do quadrado no sentido horário. Considere que esse sistema esteja no vácuo e que ε 0 seja a permissividade elétrica nesse meio. Assim, o módulo do campo elétrico resultante no centro do quadrado é Dado: 0 1 4 k = RESOLUÇÃO
2 E
2 E
R
E Para o campo elétrico resultante, temos:
2 2 2 2 2 ER = 2 E 1 (^) + 2 E 1 (^) ER = 8 E 1 (^) ER = 2 2 E 1 2 2 2 0 0 2 2 2 2. 4 2. 4 R R R kq q q E E E d d d = = =
B
(UNIEVANGÉLICA- 2014 / 2 ) A figura a seguir apresenta duas cargas elétricas puntiformes fixas, com valores – q e + 9 q , que estão separadas pela distância 2 d. Qual é o ponto na figura em que o módulo do vetor campo elétrico, devido às duas cargas elétricas, se anula? a) H b) J c) G d) I RESOLUÇÃO Testando as opções, percebemos que deverá ser um ponto localizado à esquerda de – q. Logo: 2 2 (^9 2 2 2 ) 9 . q q^9 q q K Q K Q (^) Kq K q E E y x y x d d x y − − = (^) = (^) = = =
A
2 q
Kq
E
d
x y
RESOLUÇÃO Representando as forças que atuam que atuam na esfera, temos: Eixo y .cos cos y e mg qE
T P F T mg qE T
= + = + = Eixo x. (^) ( )
cos
R x R R R
mg qE
F T F T sen F sen F mg qE tg
D
✓ Campo elétrico uniforme
Para uma distribuição plana e infinita de cargas temos: 2 E = densidade superficial de cargas Q A
= No caso de um capacitor plano ideal temos:
R A B CAP
E E E E
