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Campo elétrico

Uma carga elétrica ,\(Q\), cria em seu redor um campo elétrico, \(\vec{E}\).

A unidade SI é o volt por metro, V m-1, ou newton por coulomb, N C-1.

O campo elétrico é uma grandeza vetorial pode ser calculado através da expressão:

$$\vec{E}=k \; \frac{Q}{r^{2}} \; \vec{e}_{r}$$

em que:
\(\vec{E}\) - campo elétrico (V m-1)
\(k\) - constante de Coulomb (N m2 C-2)
\(Q\) - carga elétrica geradora do campo elétrico (C)
\(r\) - distância entre a carga geradora do campo, \(Q\) e o ponto onde se mede o campo elétrico (m)

O campo elétrico também pode ser calculado pela relação entre a força exercida numa carga elétrica colocada nesse campo elétrico:

$$\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}$$

em que:
\(\vec{E}\) - campo elétrico (V m-1)
\(\vec{F}\) - força elétrica (N)
\(q\) - carga elétrica (C)

Caracterização do campo elétrico

O campo elétrico é vetorial pelo que, para ser caracterizado é necessário ter informação da direção, sentido e intensidade/módulo do vetor campo elétrico \(\vec{E}\):

  • Módulo: diminui com a distância do ponto P à carga que origina esse campo.
  • Direção: tem a direção da linha que une a carga e o ponto P do espaço onde se quer conhecer o campo elétrico;
  • Sentido: o sentido do campo elétrico depende do tipo de carga, positivo ou negativo:
    • Carga positiva: o sentido do campo é para 'fora' da carga positiva, centrífugo (Figura 1 e Figura 2);
    • Carga negativa: o sentido do campo é para a carga negativa, centrípeto (Figura 3 e Figura 4);
Figura 1 - Campo elétrico, no ponto P, criado por uma carga elétrica positiva.
Figura 1 - Campo elétrico, no ponto P, criado por uma carga elétrica positiva.
Figura 2 - Campo elétrico em redor de uma carga elétrica positiva.
Figura 2 - Campo elétrico em redor de uma carga elétrica positiva.
Figura 3 - Campo elétrico, no ponto P, criado por uma carga elétrica negativa.
Figura 3 - Campo elétrico, no ponto P, criado por uma carga elétrica negativa.
Figura 4 - Campo elétrico em redor de uma carga elétrica negativa.
Figura 4 - Campo elétrico em redor de uma carga elétrica negativa.

Linhas de campo

As linhas de campo elétrico (a azul claro na Figura 5) são linhas imaginárias que dão informação acerca da direção, sentido e intensidade do campo elétrico.

Figura 5 - Linhas de campo criadas por uma carga positiva. A azul claro estão indicadas 8 linhas de campo e a vermelho o campo elétrico em três posições diferentes.
Figura 5 - Linhas de campo criadas por uma carga positiva. A azul claro estão indicadas 8 linhas de campo e a vermelho o campo elétrico em três posições diferentes.

São linhas tangenciais ao campo elétrico, em cada ponto, com a mesma direção e sentido do vetor campo elétrico, \(\vec{E}\).

A densidade de linhas de campo dão informação acerca da intensidade/módulo do campo elétrico em cada ponto:

  • Linhas mais próximas (maior densidade), indica um campo elétrico mais intenso;
  • Linhas mais afastadas (menor densidade), indica uma menos intensidade do campo elétrico.

Campo elétrico uniforme

A densidade das linhas de campo aumenta com a intensidade do campo elétrico o que implica que locais onde as linhas de campo estão mais próximas umas das outras o valor do campo elétrico é maior (campo elétrico mais intenso). Se as linhas de campo forem paralelas então o valor do campo elétrico nessa zona será constante.

Com duas placas paralelas, carregadas com carga elétrica oposta, pode-se gerar um campo elétrico uniforme/constante na zona entre elas (Figura 6).

Figura 6 - Campo elétrico uniforme. A azul claro estão representadas as linhas de campo e a vermelho o campo elétrico em 7 posições diferentes.
Figura 6 - Campo elétrico uniforme. A azul claro estão representadas as linhas de campo e a vermelho o campo elétrico em 7 posições diferentes.

Um campo elétrico uniforme tem direção, sentido e intensidade constantes.

O campo elétrico apenas é uniforme na zona entre as placas paralelas, onde as linhas de campo são paralelas (e perpendiculares às placas).

Campo
Força de Lorentz
Cargas e Campos [© PhET]

ELETROMAGNETISMO