Campo elétrico
Campo elétrico é uma grandeza física vetorial que mede o módulo da força elétrica exercida sobre cada unidade de carga elétrica colocada em uma região do espaço sobre a influência de uma carga geradora de campo elétrico.
Em outras palavras, o campo elétrico mede a influência que uma certa carga produz em seus arredores. Quanto mais próximas estiverem duas cargas, maior será a força elétrica entre elas por causa do módulo do campo elétrico naquela região.
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Como calculamos o campo elétrico?
Para calcularmos o campo elétrico produzido por cargas pontuais (cujas dimensões são desprezíveis), dispostas no vácuo, podemos utilizar a seguinte equação:
Para que a unidade do campo elétrico (E) esteja definida no Sistema Internacional de Unidades, é necessário que as outras grandezas da equação também estejam. As legendas abaixo mostram quais são os termos da equação do campo elétrico e as suas unidades no SI:
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E – módulo do campo elétrico [N/C ou V/m]
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Q – carga geradora do campo elétrico [C – Coulomb]
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k0 – constante eletrostática do vácuo [8,99.109 N.m²/C²]
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d – distância do ponto até a carga geradora [m – metro]
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Campo elétrico e força elétrica
Toda carga elétrica apresenta seu próprio campo elétrico. No entanto, para que surja a força elétrica, é necessário que o campo elétrico de pelo menos duas cargas interajam. A resultante vetorial dos campos elétricos de cada uma das cargas dita, nesse caso, para qual direção e sentido surgirá a força sobre as cargas. Em posições nas quais o campo elétrico resultante é nulo, por exemplo, não é possível que haja força elétrica.
A relação que pode ser estabelecida entre o campo elétrico e a força elétrica é dada pela seguinte equação:
E – campo elétrico [N/C ou V/m]
F – força elétrica [N - Newton]
q – carga elétrica de prova [C - Coulomb]
Na equação mostrada acima, F é o módulo da força elétrica e pode ser calculado com base na Lei de Coulomb.
Direção e sentido do vetor campo elétrico
O campo elétrico das cargas positivas sempre deve apontar para “fora” das cargas, na direção do seu raio, enquanto o campo elétrico das cargas negativas deve apontar para “dentro” delas.
Para facilitar a visualização do campo elétrico, desenhamos linhas cujas direções tangentes sempre indicam a direção e o sentido do campo elétrico. Essas linhas são chamadas de linhas de força:
Veja também: Linhas de força
Atração e repulsão entre cargas elétricas
A atração e a repulsão elétrica dependem do sinal das cargas elétricas envolvidas. As cargas de mesmo sinal sofrem repulsão elétrica ao o que as cargas de sinais diferentes sofrem atração. Observe as figuras que mostram as linhas de força entre cargas elétricas:
Entre cargas de sinal diferente, a resultante do campo elétrico aponta sempre em direção à outra carga. Com isso, surge a força de atração elétrica.
Entre cargas de sinal igual, a resultante do campo elétrico aponta na direção oposta à posição das cargas, promovendo uma força elétrica de repulsão entre elas.
