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.
Leia mais: Vetor campo elétrico
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:
- E – módulo do campo elétrico [N/C ou V/m]
- Q – carga geradora do campo elétrico [C – Coulomb]
- k0 – constante eletrostática do vácuo [8,99.109 N.m²/C²]
- d – distância do ponto até a carga geradora [m – metro]
Confira também: Campo elétrico gerado por uma carga pontual
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:
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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 passo 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.
Uma linha de força é uma linha imaginária desenhada de modo que sua tangente em qualquer ponto aponte no sentido do vetor do campo elétrico naquele ponto. A proximidade entre elas está relacionada com a intensidade do campo elétrico naquela região do espaço.
Tópicos deste artigo
Propriedades das linhas de força
1. As linhas de
força não são reais, mas sim uma forma de visualizar o campo elétrico, já que ele apresenta módulo, direção e sentido distintos para cada ponto do espaço;
2. As linhas de força são sempre abertas, ou seja, não se fecham sobre si. Elas sempre “saem” das cargas positivas e “entram” nas cargas de
sinal negativo;
3. As linhas de força nunca podem começar e terminar na mesma carga elétrica;
4. Se o campo elétrico local for nulo, não haverá linhas de força na região;
5. Quanto mais próximas estiverem desenhadas as linhas de força em alguma região do espaço, maior é o módulo do campo elétrico naquela região;
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6. A
tangente de qualquer ponto em cima de uma linha de força indica a direção do campo elétrico resultante. Portanto, se uma carga de prova for colocada nesse ponto, ela sofrerá a ação de uma força elétrica na mesma
direção;
7. Duas ou mais linhas de força não se cruzam, uma vez que elas já representam a soma vetorial dos campos elétricos naquele ponto do espaço;
8. A
direção perpendicular (90º) às linhas de força forma uma superfície equipotencial. Em toda a extensão de uma superfície equipotencial, o valor do campo elétrico é constante, bem como o valor do potencial elétrico;
Veja também: Superfície equipotencial
9. Quando uma carga elétrica move-se na direção de uma linha de força, a força elétrica realiza trabalho sobre ela, transformando energia potencial elétrica em energia cinética ou vice-versa;
10. Quando uma carga elétrica move-se em uma direção perpendicular a uma linha de força, a força elétrica não realiza trabalho sobre ela e, dessa forma, tanto a sua energia potencial elétrica quanto a sua energia cinética devem permanecer constantes.
Por Rafael Helerbrock
Graduado em Física