Campo Elétrico
Toda carga elétrica gera ao seu redor uma região onde outras cargas podem sentir sua influência. Essa região é chamada de campo elétrico.
O campo elétrico é uma grandeza vetorial (tem direção e sentido) e sua intensidade é dada pela fórmula:
\( E = \frac{F}{q} \)
- \( E \): intensidade do campo elétrico (em N/C)
- \( F \): força elétrica sentida pela carga de prova (em N)
- \( q \): carga de prova (em C)
Mas também podemos calcular o campo gerado por uma carga \( Q \) fixa, usando:
\( E = k \cdot \frac{|Q|}{d^2} \)
- \( Q \): carga geradora (em C)
- \( d \): distância até o ponto onde se quer calcular o campo (em m)
O sentido do campo é:
- Para fora da carga geradora, se \( Q \) for positiva
- Para dentro da carga geradora, se \( Q \) for negativa
#inserir imagem aqui# (linhas de campo saindo de carga positiva e entrando em carga negativa)
Exemplo:
Uma carga \( Q = +2{,}0 \times 10^{-6} \, C \) está isolada no ar. Qual o campo elétrico a 0,10 m dela?
\( E = 9{,}0 \times 10^9 \cdot \frac{2{,}0 \times 10^{-6}}{(0{,}10)^2} = 1{,}8 \times 10^6 \, \text{N/C} \)
Potencial Elétrico
O potencial elétrico em um ponto do espaço é a energia que uma carga teria nesse ponto, por unidade de carga.
É uma grandeza escalar (não tem direção nem sentido) e é dado por:
\( V = k \cdot \frac{Q}{d} \)
- \( V \): potencial elétrico (em volt, V)
- \( Q \): carga geradora (em C)
- \( d \): distância até o ponto considerado (em m)
Quanto mais próximo da carga geradora, maior o potencial (em módulo). Se a carga for positiva, o potencial é positivo. Se for negativa, o potencial é negativo.
#inserir imagem aqui# (superfícies equipotenciais ao redor de uma carga: círculos concêntricos com valores decrescentes)
Diferença de Potencial (ddp):
A diferença de potencial entre dois pontos é chamada de tensão elétrica e é o que causa o movimento das cargas. É dada por:
\( \Delta V = V_A – V_B \)
Se uma carga se move de um ponto de maior para menor potencial, ela pode liberar energia (como corrente elétrica em um circuito).
Tabela Resumo
| Grandeza | Fórmula | Unidade |
|---|---|---|
| Campo elétrico (força por carga) | \( E = \frac{F}{q} \) | N/C |
| Campo elétrico gerado por carga | \( E = k \cdot \frac{|Q|}{d^2} \) | N/C |
| Potencial elétrico | \( V = k \cdot \frac{Q}{d} \) | Volt (V) |
| Diferença de potencial (ddp) | \( \Delta V = V_A – V_B \) | Volt (V) |
Exercícios Resolvidos
Exercício 1
Qual é o campo elétrico criado por uma carga de \( 3{,}0 \times 10^{-6} \, C \) a uma distância de 0,20 m?
Exercício 2
Qual o potencial elétrico a 0,50 m de uma carga de \( -2{,}0 \times 10^{-6} \, C \)?
Exercício 3
Se a diferença de potencial entre dois pontos é de 120 V, e uma carga de \( 2{,}0 \, \text{C} \) se move entre eles, qual a energia envolvida?