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Campo Elétrico

Sabe-se que um corpo abandonado próximo a superfície a superfície da Terra é atraído por ela, o que não acontece no espaço sideral. Isto ocorre porque a Terra possui uma região de atração denominada campo gravitacional (g). Ao se colocar uma carga elétrica (q) próxima de outra carga (Q) de sinal oposto, nota-se o mesmo fenômeno: uma carga atrai a outra, o mesmo não acontecendo se elas forem afastadas uma certa distância .

Pode-se dizer que a carga (Q) cria ao seu redor uma região de campo elétrico ( E ), que é a região de influência da carga elétrica (Q), onde qualquer carga de prova (q) colocada sofre a ação da força elétrica (F).

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Toda carga elétrica gera ao seu redor um campo elétrico, que é uma grandeza vetorial, possui módulo, direção e sentido.

O módulo ou intensidade do campo elétrico é obtido pela razão entre a força elétrica e o módulo da carga de prova.

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A Unidade de medida no S. I., para campo elétrico é em Newton/Coulomb (N/C) ou Volt/metro (V/m).

Conhecendo-se a intensidade do campo elétrico e o módulo da carga, pode-se obter a intensidade da força elétrica.

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É possível determinar a intensidade de um campo elétrico criado por uma carga puntiforme numa determinada região do espaço, sem a necessidade de se conhecer a intensidade a carga de prova.

Sabe-se que o campo elétrico é dado pela razão entre a força elétrica e a intensidade da carga elétrica e a intensidade da força elétrica pode ser determinada usando-se a lei de Coulomb. Unindo as duas expressões, vem:

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Observa-se que o campo elétrico não depende da presença da carga de prova para existir e que o campo elétrico é uma função do ponto (P) do qual se toma a distância de referência ( d ).

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A direção do vetor campo elétrico é o da reta que une o ponto à carga que gera o campo (geradora ou criadora). O sentido é de afastamento da carga se ela for positiva (Q>0) e de aproximação da carga se ela for negativa (Q<0).

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Se houver mais de uma carga em uma determinada, e consequentemente, mias de um campo elétrico, o campo elétrico resultante será a soma vetorial de todos s campos presentes em relação a um determinado ponto.

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Em se tratando de corpos condutores carregados não puntiformes, por repulsão as cargas tendem-se a distribuir-se na superfície externa dos mesmos. Para pontos muito distantes da superfície deste condutor, ele pode ser considerado uma carga puntiforme, com sua carga concentrada em seu centro.

Para pontos próximos à sua superfície, a distância do ponto ao condutor é praticamente o raio do condutor. No interior deste condutor, no entanto, o campo elétrico é nulo.

Tal fato foi descoberto pelo físico Faraday, que construiu a gaiola de Faraday, na qual ele mesmo se encerrou e foi ligada alta voltagem em suas paredes, sem que ele nada sofresse. No caso do condutor, foi descoberto ainda que as partes mais pontiagudas do mesmo concentravam maior quantidade de cargas, sendo este fenômeno denominada de poder das pontas e ser o princípio de funcionamento dos pára-raios.

Por se tratar de uma grandeza vetorial, é necessário representar também a direção e o sentido do campo elétrico em vários. Para tanto, são utilizadas as linhas de força, que são as representações gráficas do campo elétrico.

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A intensidade do campo elétrico é proporcional ao número de linhas de força numa determinada região, quanto mais linhas, maior a intensidade do campo elétrico. A direção do campo elétrico é tangentes às linha de força e o sentido é o mesmo das linhas.

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Quando existem numa região duas placas igualmente carregadas com cargas de sinais contrários, surge entre elas um campo elétrico.

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Como pode ser observado, as linhas de força são paralelas e igualmente espaçadas, o que mostra que este campo é um campo cuja intensidade é constante para todos os pontos, ou seja se trata de um campo elétrico uniforme.

DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO

Todo corpo nas proximidades de um campo gravitacional (como o da Terra), tende a se movimentar em direção a ele. Essa capacidade de movimento é chamada energia potencial gravitacional. Toda carga nas proximidades de um campo elétrico, tende a se movimentar em direção a ele (se for de sinal oposto) ou na direção contrária a ele (se for de mesmo sinal). Essa capacidade de movimento é chamada energia potencial elétrica (EPE). Como acontece uma carga de prova (q) nas proximidades do campo elétrico de uma outra carga (Q), a uma certa distância (d) da mesma.

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Essa forma de energia é grandeza escalar e pode ser determinada por:

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A energia potencial elétrica é medida em Joules, no S. I., assim como qualquer forma de energia. Define-se como Potencial Elétrico de um ponto ( VA ) a energia potencial elétrica por unidade de carga, que um corpo adquire quando colocado em um determinado ponto (A).

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Da mesma forma que a energia potencial elétrica, é uma grandeza escalar e sua unidade no S. I. é o Volt (V). O potencial elétrico é uma função de um ponto, não dependendo da presença de uma carga de prova.

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A Diferença de potencial entre dois pontos ( VAB ) ou d.d.p. entre dois pontos A e B representa a diferença matemática entre o potencial do ponto A e o potencial do ponto B (VA - VB).

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A superfície em que todos os pontos possuem o mesmo potencial elétrico é denominada Superfície equipotencial. Se dois pontos pertencem a uma mesma superfície equipotencial, a diferença de potencial entre eles é nula. Para uma carga puntiforme as superfície equipotenciais são esferas concêntricas à carga e para campos uniformes, as superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de força.

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Como a força elétrica é conservativa, o seu trabalho só depende dos pontos de partida e chegada, independente da trajetória seguida pela carga elétrica. Se uma carga (q) é transportada de um ponto A (potencial VA) até um ponto B (potencial VB), o trabalho da força que transportou a carga será a diferença entre a energia potencial inicial (A) e final (B).

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Para transportar uma carga, numa região de campo elétrico uniforme, da superfície equipotencial VA até VB, o trabalho da força elétrica é dado por:

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Igualando as expressões acima, e substituindo F por q.E, tem-se:

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Esta relação só se aplica a um campo elétrico uniforme.

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Fonte: www.fisicaevestibular.hpg.ig.com.br

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