Campo Elétrico - Resumo Nível Médio

Ao redor de objetos eletricamente carregados há uma entidade física conhecida como campo elétrico. Nessa região, ao aproximarmos qualquer outro objeto com carga, ambos passarão a interagir de acordo com suas cargas elétricas.

Como é sabido, a interação resultará em repulsão entre os corpos, caso possuam cargas de mesmo sinal; ou atração, caso contrário.

Definição do vetor campo elétrico

Se uma carga de prova q, num ponto qualquer do espaço, sofrer a ação de uma força elétrica $\vec{F}$, dizemos que nesse ponto há um campo elétrico $\vec{E}$ cujo vetor é definido como

$$ \vec{E} = \frac{\vec{F}}{q} $$

Através da equação acima podemos concluir que o vetor campo elétrico possui a mesma direção que a força sofrida pela carga de prova; ainda, se a carga for positiva, o sentido também será o mesmo, se for negativa, será contrário.

Campo elétrico de uma carga

Por convenção, o vetor campo elétrico de cargas positivas aponta para fora das cargas, já o de cargas negativas aponta para seu interior.

E, tratando-se de uma carga pontual, ou uma partícula carregada, o módulo do vetor campo elétrico num ponto a uma distância d é expresso por

$$ E = k \frac{q}{d^2} $$

Observe, mais uma vez, que para cargas pontuais, a direção do vetor será sempre radial, e o sentido dependerá do sinal da carga.

Ainda, através da última equação, podemos notar a semelhança entre o campo elétrico e a lei de Coulomb.

Campo elétrico próximo a superfície de condutores

Dado um objeto carregado de formato qualquer, o campo elétrico próximo a sua superfície será sempre perpendicular ao contorno do seu formato.

É importante notar que, devido à configuração de cargas em equilíbrio na superfície, o campo elétrico no interior de condutores é nulo.

Campo elétrico uniforme

Dizer que uma região possui um campo elétrico uniforme significa que o campo elétrico dessa região, assim como seu módulo, não varia. Situações como esta podem ser encontradas no interior de capacitores de placas planas paralelas.

Na ilustração anterior, em qualquer ponto da região o módulo (tamanho), a direção e o sentido do vetor campo elétrico serão sempre os mesmos.

Linhas de campo

Quando estamos lidando com dois objetos carregados com cargas diferentes, o campo elétrico sempre partirá da carga positiva para a negativa.

Por outro lado, se ambos possuírem mesma carga, os campos dispersarão.

Dependendo da quantidade de objetos e de seus formatos, representar o campo elétrico em cada ponto pode ser um tanto quanto trabalhoso. Por isso, os físicos frequentemente os descrevem através de linhas de campo, linhas tangenciam os vetores do campo elétrico.

Assim, com poucos vetores conseguimos representar muito bem o comportamento do campo elétrico.

Princípio da superposição

Assim como a força, numa região em que há a presença de dois ou mais campos elétricos, o campo elétrico resultante é a soma de todos eles.

Neste exemplo, o vetor campo elétrico resultante é dado pela soma vetorial dos campos elétricos: $\vec{E}_\textrm{R} = \vec{E}_\textrm{1}+\vec{E}_\textrm{2}+\vec{E}_\textrm{3}$.

Exercícios

Este assunto é um tanto quanto extenso e tem como pré-requisito vários outros conteúdos de física, como vetores e cargas elétricas. Caso ache necessário, revise-os. Se você se sentir preparado, siga para a lista de exercícios de campo elétrico e consolide seu aprendizado.

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