Fisica3 (Eletromagnetismo)

CAPITULO
,
CAMPOS ELETRICOS
--
22
-
~
~ / ++/
Carga de prova q 0 / :+- y /
no ponto P ,4 +
p +7
(a)
(b)
Ê
/' + + 7
/
O bjeto
./ carregado
O campo elétrico
criado pela barra
exerce uma força
sobre uma carga
de teste.
p / + 1
Campo elétrico /'+ 4:)
no ponto P / + y
,(/+ + ;.>'
,4 y
/ + ,
.. y
//f
Figura 22-1 (a) Uma carga de
prova positiva q 0
colocada em
um ponto P nas proximidades de
um objeto carregado. Uma força
eletrostática F age sobre a carga de
prova. (b) O campo elétrico Ê no
ponto P produzido por um objeto
carregado.
22-l ~is~~ : pf~ l: ,~:i:~~:a que é possfvel calcula, a fo~a elémca a
que está sujeita uma partícula 1 de carga + q I quando é colocada nas proximidades de
uma partícula 2 de carga +q 2 . Resta, porém, uma pergunta intrigante: como a partícula
1 "sabe" que existe a partícula 2? Em outras palavras, se as partículas não se tocam,
por que a partícula 2 afeta a partícula 1? Como explicar o que constitui na realidade
uma ação à distância, já que não existe uma ligação visível entre as partículas?
Um dos objetivos da física é registrar observações a respeito do nosso mundo,
como o módulo e a orientação da força que a partícula 2 exerce sobre a partícula i;
outro é explicar essas observações. Um dos objetivos deste capítulo é explicar o que
acontece quando uma partícula sofre os efeitos de uma força elétrica. Podemos dizer
que a partícula 2 cria um campo elétrico no espaço que a cerca. Quando a partícuia
1 é colocada em um ponto qualquer desse espaço, a partícula "sabe" que a partícula
2 existe porque é afetada pelo campo elétrico que a partícula 2 criou nesse ponto.
Assim, a partícula 2 afeta a partícula 1, não através de um contato direto, mas atràvés
do campo elétrico produzido pela partícula 2.
Nosso objetivo neste capítulo é definir o campo elétrico e discutir a forma de
calculá-lo para vários sistemas de partículas carregadas.
22-2 O Campo Elétrico
A temperatura tem um valor defi nido em todos os pontos de uma sala. Para medir
a temperatura em um ponto ou em uma série de pontos, basta usar um termômetro.
A distribuição de temperaturas resultante é chamada de campo de temperatura.
Analogamente, podemos definir um campo de pressão para a atmosfera, constituído
pela distribuição de valores de pressão do ar, um para cada ponto da atmosfera.
Os campos de temperatura e de pressão são campos escalares, já que temperatura e
pressão são grandezas escalares.
O campo elétrico é um campo vetorial, já que consiste em uma distribuição de
vetores, um para cada ponto de uma região em tomo de um objeto eletricamente
carregado, como um bastão de vidro. Em princípio, podemos definir o campo elétrico
em um ponto nas proximidades de um objeto carregado, como o ponto P da Fig.
22- la, da seguinte forma: colocamos no ponto Puma carga positiva q 0
, chamada de
carga de prova, medimos a força eletrostática F que age sobre a carga q 0
e definimos
o campo elétrico E produzido pelo objeto através da equação
_.
F
E =-
%
( campo elétrico). (22-1)
Assim, o módulo do campo elétrico E no ponto P é E = F/q 0 e a orientação de E é a
da força F que age sobre a carga de prova (que supomos ser positiva). Como mostra
a Fig. 22-lb, representamos o campo elétrico no ponto P como um vetor cuja origem
está em P. Para definir o campo elétrico em uma região do espaço, definimos
o campo em todos os pontos da região.
A unidade de campo elétrico no SI é o newton por coulomb (N/C). A Tabela
22-1 mostra os campos elétricos associados a alguns objetos.