Campo elétrico

Orientações aos alunos:
* Leiam com atenção e observem os exemplos.
* Assistam às aulas pelo CMSP, TV, vídeo aulas e pesquisem em livros didáticos ou pela internet
* Copiem os textos e os exercícios no caderno.
* Identifiquem as atividades com nome, série, turma e n° de chamada ( se possível )
* Enviem as atividades para o E-mail: josecorreia@prof.educacao.sp.gov.br
* Data de entrega: até 24/06.

Campo elétrico ( E ): é a região do espaço em torno de uma carga geradora de campo ( Q ), onde uma carga de prova ( q ), aí colocada fica submetida a uma força elétrica ( F ). A carga de prova é assim chamada pois ela prova a existência de um campo elétrico se sofrer atração ou repulsão, vai depender dos sinais das cargas. Lembre-se que cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem.

Um campo elétrico pode ser atrativo ou repulsivo, vai depender do sina da carga que gera o campo     ( Q ). Assim, temos:

* Se Q é positiva, o campo elétrico ( E ) é de afastamento.

* Se Q é negativa, o campo é de aproximação.

As linhas de força são imaginárias, e são utilizadas para a representação geométrica de um campo elétrico.

Observações:

1ª) as linhas de força nunca se cruzam.

2ª) o campo elétrico é mais intenso nas regiões em que as linhas de força estão mais próximas umas das outras. Observe que ao se afastar da carga as linhas de força vão se afastando umas das outras. Quanto mais próximo da carga maior é o campo elétrico.

3ª) o vetor campo elétrico depende de um determinado ponto dentro do campo elétrico.

Existem dois tipos de forças, força de contato e força de campo. As forças de contato necessitam que haja o contato para que elas atuem. Como, por exemplo, para empurrar um objeto. Forças de campo atuam à distância, sem a necessidade de haver contato.

A força da gravidade, a força elétrica e a força magnética são forças de campo, pois existe campo gravitacional, campo elétrico e campo magnético. Essas três forças obedecem à lei do inverso do quadrado da distância, ou seja, quanto mais afastados menor é o módulo do campo e da força.

O campo elétrico é calculado através das formulas:

E = F             ou          E = K₀ . | Q |

       q                                       d²

Onde:

E = campo elétrico ( N/C)

F = força elétrica ( N )

q = carga de prova ( C )

K₀ = constante eletrostática no vácuo ( N.m²/C² )

Q = carga geradora de campo ( C )

d = distância ( m )

A constante eletrostática depende do meio em que as cargas se encontram, no vácuo seu valor será sempre igual a K₀ = 9.10⁹ N.m²/C² 

Observe como fica o campo elétrico formado por duas cargas de sinais contrários

As linhas representam o campo elétrico gerado ao redor de duas cargas de sinais contrários

Observe as setas, as linhas de força saem da carga positiva e vão para a carga negativa.

Observe como fica o campo formado por duas cargas de mesmo sinal:

Exemplos:

1) Calcule o módulo do vetor campo elétrico em um ponto P situado à 30cm de uma carga geradora de campo Q = - 2nC. A carga se localiza no vácuo, onde K0 = 9.109 N.m²/C². 

Resolução: 

E = ?                                                            E = K0 . |Q| / d² 

Q = - 2nC = - 2.10-9 C                                 E = 9.109 .  2.10-9 /0,3² 

K0 = 9.109 N.m²/C²                                     E = 18/0,09 

d= 30cm = 0,3m                                          E = 200N/C 

2) Determine a intensidade da força elétrica sobre uma carga de prova q = 4µC num ponto onde o campo elétrico é igual a E = 2.104 N/C. 

Resolução: 

F = ?      q = 4µC       E = 2.104 N/C. 

E = F/q 

E = 2.104 / 4.10-6 

E = 0,5.10² 

E = 50N/C 

Exercícios.

1) Seja Q (positiva) a carga geradora do campo elétrico e q a carga de prova em um ponto P, próximo de Q. Podemos afirmar que:

a) o vetor campo elétrico em P dependerá do sinal de q.

b) o módulo do vetor campo elétrico em P será tanto maior quanto maior for a carga q.

c) o vetor campo elétrico será constante, qualquer que seja o valor de q.

d) a força elétrica em P será constante, qualquer que seja o valor de q.

e) o vetor campo elétrico em P é independente da carga de prova q. 

2) Uma carga elétrica puntiforme com q = 4,0 μC, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade:

a) 3,0 . 10⁵ N/C

b) 2,4 . 10⁵ N/C

c) 1,2 . 10⁵ N/C

d) 4,0 . 10^-6 N/C

e) 4,8 . 10^-6 N/C

3) Assinale a alternativa verdadeira sobre as propriedades das linhas de força do campo elétrico:

a) O campo elétrico é uma grandeza escalar que pode ser escrita tanto em V/m quanto em N/C.

b) As linhas de força do campo elétrico são fechadas, adentram as cargas positivas e emergem das cargas negativas.

c) As linhas de força do campo elétrico são abertas, emergem das cargas positivas e adentram as cargas negativas.

d) O campo elétrico depende exclusivamente do módulo da carga que o produz.

4)  Precipitador eletrostático é um equipamento que pode ser utilizado para remoção de pequenas partículas presentes nos gases de exaustão em chaminés industriais. O princípio básico de funcionamento do equipamento é a ionização dessas partículas, seguida de remoção pelo uso de um campo elétrico na região de passagem delas. Suponha que uma delas tenha massa m, adquira uma carga de valor q e fique submetida a um campo elétrico de módulo E. A força elétrica sobre essa partícula é dada por

a) mqE.

b) mE/qb.

c) q/E.

d) qE.

5) As linhas de força de um campo elétrico são um modo conveniente de visualizar o campo elétrico e indicam a direção do campo em qualquer ponto. Leia as opções abaixo e assinale a afirmativa incorreta.

a) As linhas de força saem da carga negativa e entram na carga positiva.

b) O número de linhas que saem ou que entram em uma carga puntiforme é proporcional ao valor da carga elétrica.

c) As linhas de força saem da carga positiva e entram na carga negativa.

d) O número de linhas por unidade de área perpendicular às linhas é proporcional à intensidade do campo.