AULA 24 1- CAMPO ELÉRTRICO CAMPO ELÉTRICO E POTENCIAL ELÉTRICO Campo elétrico é uma região do espaço modificada (perturbação eletrostática) pela presença de um corpo eletrizado (carga fonte). Considere Q a carga fonte ao redor da qual teremos o campo elétrico e q a carga de prova. Note que quando a carga de prova é colocada numa região onde existe o campo elétrico, atua sobre esta carga, uma força eletrostática. 2- VETOR CAMPO ELÉTRICO (E) O vetor campo elétrico é usado para definir a direção, a intensidade e o sentido do campo elétrico. Considere uma carga de prova numa região de campo elétrico, sofrendo ação de uma força eletrostática. A definição do vetor campo elétrico é dada a seguir.
3- RELAÇÃO GRÁFICA 4- DIREÇÃO E SENTIDO DO VETOR CAMPO ELÉTRICO (E) A direção do vetor campo elétrico em um ponto, é a direção da reta que une este ponto ao centro da carga fonte. O sentido do vetor campo elétrico depende do sinal da carga fonte. Veja que se a carga fonte é positiva, ao aproximarmos dela uma carga de prova positiva, esta sofrerá repulsão e se a carga de prova for negativa, esta sofrerá atração. Observe ainda que se a carga de prova é positiva, a força eletrostática e o vetor campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo sentido e, se a carga de prova for negativa, a força eletrostática e o vetor campo elétrico têm a mesma direção e sentidos opostos. Daí, concluímos que independentemente do sinal da carga de prova, o campo será de afastamento se a carga fonte for positiva e analogamente será de aproximação se a carga fonte for negativa.
5- CAMPO ELÉTRICO GERADO POR DUAS OU MAIS CARGAS PUNTIFORMES. Quando duas ou mais cargas geram o mesmo campo elétrico, o vetor campo elétrico em um ponto é dado pela soma vetorial dos vetores produzidos por cada carga.
6- ENERGIA POTENCIAL (ε p ) Quando duas cargas são fixadas próximas uma da outra, surge a força eletrostática que pode ser de atração ou Repulsão. Existe aí também uma energia potencial armazenada no sistema que poder ser calculada como mostra a equação abaixo. Lembre que a constante eletrostática no vácuo é K 0 =9,0.10 9 N.m 2 /C 2. 7- POTENCIAL ELÉTRICO (V) O potencial elétrico mede o nível de energia potencial associado a um ponto do campo elétrico. Observe que o potencial elétrico só depende da carga fonte, ou seja, se a carga fonte for positiva o potencial é positivo e se a carga fonte for negativa o potencial é negativo. Lembre: - o potencial é uma grandeza escalar - a constante eletrostática no vácuo é K 0 =9,0.10 9 N.m 2 /C 2. 8- RELAÇÃO GRÁFICA Sendo o potencial elétrico inversamente proporcional à distância, temos:
9- POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR VÁRIAS CARGAS O potencial elétrico num ponto P pertencente a um campo elétrico gerado por várias cargas é a soma algébrica dos potenciais individuais de cada carga. 10- TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA Uma carga q é transportada de um ponto A para um ponto B, pertencentes a um campo elétrico. As forças elétricas que atuam nessa carga realizam um trabalho dado por: EXERCÍCIOS 1- (MACKENZIE) Sobre uma carga elétrica de 2,0.10-6 C colocada em certo ponto do espaço, age uma força de intensidade 0,80N. Despreze as ações gravitacionais. A intensidade do campo elétrico nesse ponto é: a) 1,6.10-6 N/C b) 1,3.10-5 N/C c) 2,0.10 3 N/C d) 1,6.10 5 N/C e) 4,0.10 5 N/C 2- (MACKENZIE) O campo elétrico E r 1 de uma carga puntiforme Q, a uma distância d, tem intensidade x. Portanto, o campo elétrico E r 2, de outra carga elétrica 4Q, a uma distância 2d, tem intensidade: x x a) b) c) x d) 2x e) 4x 4 2
3- (UNICAP) Uma carga de -2,0.10-9 C está na origem de um eixo x. A diferença de potencial entre x 1 =1,0m e x 2 =2,0m (em V) é: a) +3 b) -3 c) -18 d) +18 e) -9 4- (UNIRIO) A figura abaixo mostra duas cargas elétricas puntiformes Q 1 =+1.10-6 C e Q 2 =- 1.10-6 C localizada nos vértices de um triângulo eqüilátero de lado d=0,3m. O meio é o vácuo, cuja constante eletrostática é k 0 =9.10 9 N.m 2 /C 2. O potencial elétrico e a intensidade do campo elétrico resultante no ponto P são, respectivamente: a) 0V; 1.10 5 N/C b) 0V; 3.10 5 N/C c) 3.10 4 V; 3.10 5 N/C d) 6.10 4 V; 1.10 5 N/C e) 6.10 4 V; 2.10 5 N/C P d d d Q Q1 2 5- (MAUÁ) Entre dois pontos A e B existe uma diferença de potencial eletrostático V A - V B =+40V. Uma carga puntiforme q=1,5.10-8 C é deslocada do ponto A até o ponto B, sobre a reta AB, vagarosamente: a) Calcule o trabalho realizado pelo campo elétrico nesse deslocamento e explique o significado do seu sinal algébrico. b) seria possível calcular o trabalho realizado se a partícula se deslocasse de A para B porém não sobre a reta AB? Por quê? 1. E 2. C 3. E 4. A RESPOSTAS 5. a) τ=6,0.10-7 J b) Sim, pois o trabalho independe do formato da trajetória.