A expressão E= F/q nos permite calcular a intensidade do campo elétrico, quaisquer que sejam as cargas que criam este campo. Vamos aplicá-la a um caso particular, no qual a carga que cria o campo é uma carga puntual.
Consideremos, então, uma carga puntual Q, no ar, e um ponto situado a uma distância r desta carga (fig.05). Se colocarmos uma carga de prova q neste ponto, ela ficará sujeita a uma força elétrica , cujo módulo poderá ser calculado pela lei de Coulumb, isto é,
como E = F/q, obtemos facilmente
Portanto, esta expressão nos permite calcular a intensidade do campo em um certo ponto, quando conhecemos o valor da carga puntual Q que criou este campo e a distância do ponto a esta carga. Observe, entretanto, que esta expressão só pode ser usada para este caso (campo criado por uma carga puntual).
Consideremos várias cargas elétricas puntuais Q1 , Q2 , Q3 etc., como mostra a figura.
Suponhamos que desejássemos calcular o campo elétrico que o conjunto destas cargas criam em um ponto P qualquer do espaço. Para isto devemos calcular, inicialmente, o campo1 criado em P apenas pela carga Q1. Como Q1 é uma carga puntual, o valor de E1 poderá ser calculado usando-se a expressão e = k0Q/r2. A direção e o sentido de 1, mostrado na fig.06, foram determinados de acordo com o que vimos na seção anterior. A seguir, de maneira análoga, determinamos o campo 2 , criado por Q2 , o campo 3, criado por Q3 etc. O campo elétrico , existente no ponto P, será dado pela resultante dos campos 1, 2, 3 etc. produzidos separadamente pelas cargas Q1, Q2, Q3 etc., isto é,
Imaginemos, agora, que tivéssemos uma esfera eletrizada, possuindo uma carga Q distribuída uniformemente em sua superfície. Supondo que o raio desta esfera não seja desprezível, estaremos diante de uma situação nova, isto é, uma carga Q não puntual, criando uma campo elétrico no espaço em torno dela.
Para calcular o campo elétrico em um ponto P exterior à esfera (fig.07-a), teríamos que usar um artifício: imaginaríamos a esfera dividida em pequenas porções, de tal modo que a carga /\Q existente em cada porção pudesse ser considerada como uma carga puntual. Cada uma dessas pequenas cargas /\Q criaria em P um pequeno campo /\(fig.07-a), que poderia ser facilmente calculado. O campo em P, devido à carga total, Q, da esfera seria obtido somando-se vetorialmente estes pequenos campos.
Realizando-se esta operação, chega-se ao seguinte resultado: o campo , criado em P pela carga Q da esfera, tem a direção e o sentido mostrado na fig.07-b e seu módulo é dado por
onde r é a distância do ponto P ao centro da esfera. Observe que esta expressão é idêntica àquela que nos fornece o campo elétrico criado por uma carga puntual. Concluímos, então, que o campo criado por uma esfera eletrizada, em pontos exteriores a ela, pode ser calculado imaginando-se que toda a carga da esfera estivesse concentrada (como se fosse uma carga puntual) em seu centro.
Se na fig.07-b considerássemos um ponto situado bem próximo à superfície da esfera, sua distância ao centro dela seria praticamente igual a R (raio da esfera). Portanto, o campo neste ponto seria dado por
Deve-se salientar que a análise que acabamos de fazer só é válida para pontos exteriores à esfera.
Fonte: educar.sc.usp.br
