Campo elétrico

Aprenda também Discussão sobre questões de campo elétrico dan Exemplos de perguntas sobre campo elétrico

Para facilitar a compreensão da força elétrica que pode atuar à distância, foi introduzido o conceito de campo. O conceito de campo elétrico foi desenvolvido pelo cientista britânico Michael Faraday (1791–1867).

Definição

Suponha que uma haste de vidro esteja inicialmente neutra. Após ser esfregada com um pano, a haste de vidro fica eletricamente carregada. Quando a haste de vidro carga elétricaAo mesmo tempo, um campo aparece ao redor da haste de vidro. Se a haste de vidro se tornar neutra, o campo desaparece do espaço. Portanto, a existência de um campo é inseparável da presença de uma carga elétrica. Um campo elétrico não é um tipo de substância como o ar ou um tipo de onda como as ondas eletromagnéticas, mas sim algo gerado por uma carga elétrica e que afeta o espaço ao redor da carga elétrica, onde sua influência só é sentida por outras cargas elétricas.

Para testar se existe um campo em um espaço, assume-se que exista um. carga de teste Nesse espaço. A carga de teste é uma carga (Q) tão pequena que produz um campo muito fraco e, portanto, pode ser ignorada. No entanto, a carga de teste pode sentir a influência do campo gerado por outras cargas elétricas. A carga de teste está presente apenas para investigar se existe um campo elétrico. Se existir, a carga de teste certamente sofrerá uma influência na forma de força elétrica Por outro lado, se não estiver presente, a carga de teste não será experimentada. força elétrica.

Observe a imagem ao lado.
Na figura 1, a carga +q₁ e carga +q₂ Produz um campo elétrico no espaço circundante. Quando uma carga de teste +q é colocada_o Em um ponto no espaço, a carga de teste +q_o experimentando força elétrica. F₁ é a força elétrica exercida pela carga +q₁ na carga de teste +q_o e F₂ é a força elétrica exercida pela carga +q₂ na carga de teste +q_oNa figura 2, quando a carga de teste é removida, o campo permanece e não desaparece a partir desse ponto. E₁ é o campo produzido por uma carga elétrica +q₁ e E₂ é o campo produzido por uma carga elétrica +q₂.

Força de campo

Um campo elétrico é uma grandeza vetorial, possuindo magnitude e direção. A intensidade do campo elétrico em um ponto é definida como a força elétrica exercida por uma carga elétrica sobre uma carga de teste positiva colocada nesse ponto, dividida pela magnitude da carga de teste.
Em formação :
E = intensidade do campo
F = força elétrica
q = magnitude da carga de teste
Em formação :
Q = carga elétrica
r = distância entre a carga elétrica e a carga de teste
(lê-se: épsilon zero) = permissividade do vácuo = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = constante de Coulomb = 9 x 10⁹ nm²/C²

A unidade de força elétrica é o Newton e a unidade de carga elétrica é o Coulomb, portanto a unidade de campo é Newton/Coulomb, abreviada como N/C.

Ará

 
Observe a imagem ao lado.
On Figura 1a, uma carga elétrica positiva (+Q) exerce uma força elétrica sobre uma carga de teste positiva (+q), onde a direção da força elétrica (F) é no sentido oposto à carga +Q.
On Figura 1b, quando a carga de teste é removida, nesse ponto existe um campo (E) cuja direção é oposta à da carga elétrica Q.
On Figura 2aUma carga elétrica negativa (-Q) exerce uma força elétrica sobre uma carga de teste positiva (+q), onde a direção da força elétrica (F) se aproxima da carga -Q.
On Figura 2b, quando a carga de teste é removida, nesse ponto existe um campo (E) cuja direção é próxima à carga elétrica -Q.
Com base na imagem e na explicação acima, pode-se concluir que a direção do campo é no sentido oposto à carga elétrica positiva e em direção à carga elétrica negativa.

Exemplo de problema

1. O ponto A está localizado em um campo elétrico. A intensidade do campo elétrico no ponto A é de 0,4 N/C. Se um objeto com uma carga de 0,2 C for colocado no ponto A, uma força de Coulomb de...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Discussão:
Conhecido :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Perguntado :
Força elétrica?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
A resposta correta é E.

2. Um ponto carregado q Uma carga (+) está localizada no ponto A, imersa em um campo elétrico gerado pela carga (+), de modo que sofre uma força de 0,1 N na direção da carga q. Se a intensidade do campo no ponto A é de 0,02 N/C, então a magnitude e o tipo da carga q são...
A. 5,0 C, positivo
B. 5,0 C, negativo
C. 4,0 C, positivo
D. 2,5 C, negativo
E. 2,5 C, positivo
Discussão:
Conhecido :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Perguntado :
Qual é a magnitude e a direção da carga q?
Jawab :
A magnitude da carga q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Tipo de carga q:
A força de Coulomb atua na direção da carga q, portanto a carga q deve ter um valor positivo.