O documento discute as características do campo elétrico gerado por uma carga pontual fixa Q. Ele explica que o campo elétrico transmite a interação entre cargas elétricas e pode ser representado por linhas de campo. O documento também compara o campo elétrico com o campo gravitacional e analisa como a força elétrica depende do sinal da carga Q e da carga de prova q colocada no campo.
2. • Uma carga elétrica puntiforme Q fixa origina, na região que a
envolve, um campo de forças chamado campo elétrico.
• Assim, chamamos de Campo Elétrico a uma região de
influência de uma carga Q, onde qualquer carga de prova q,
nela colocada, estará sob a ação de uma força de origem
elétrica.
O campo elétrico desempenha o papel de
transmissor de interações entre cargas elétricas.
3. Para fins didáticos, vamos comparar o Campo Elétrico com o
campo gravitacional. Observe a figura abaixo:
A Terra origina ao seu redor, um campo de natureza
gravitacional. Um corpo de prova m, colocado num
ponto P, fica sujeito a uma força de atração, igual ao
peso dele:
P = m.g
4. Analogamente, considere uma carga Q, criando em torno de si
um campo elétrico.
onde:
• Fel é a força elétrica de
interação entre as cargas
• q é a carga de prova
• E é o vetor campo elétrico
5. Diferentemente da força Peso, que é sempre vertical para baixo,
o fator vetorial da força elétrica depende da carga Q, geradora
do campo elétrico.
Assim, quanto à direção o vetor E tem sempre mesma direção
da força F.
Mas, com relação ao sentido,
• Se q > 0 (positiva) então os vetores E (campo
elétrico) e F (força elétrica) têm o mesmo
sentido:
• Se q < 0 (negativa) então os vetores E
(campo elétrico) e F (força elétrica) têm
sentidos opostos:
6. Veja os exemplos e conclua:
q > 0, Fel e E têm mesmo
sentido (ambos para a direita)
q < 0, Fel e E têm sentidos
opostos.
7. R.14 Num ponto no espaço em que atua um campo elétrico, o vetor campo
elétrico tem direção horizontal, sentido da direita para a esquerda e intensidade
105 N/C. Coloca-se, nesse ponto, uma carga puntiforme de -2μC. Determine a
intensidade, a direção e o sentido da força que atua na carga.
R.15 (Adaptado) Uma partícula de massa 4g e carga q foi colocada num ponto
A de um campo elétrico onde o vetor campo elétrico é vertical ascendente e
tem intensidade 8.105 N/C. Sendo dado g = 10 m/s² (aceleração da gravidade),
determine a carga q, sabendo que em A a partícula fica em equilíbrio.
Exercícios página 56: P.23 e P.24
8. 1- Em um ponto P, onde o vetor campo elétrico tem direção horizontal e sentido
apontando para o oeste, e colocada uma carga puntiforme de módulo 0,5 µC.
Então, esta carga fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 0,5 N, na direção
horizontal e sentido leste. Nessas condições, determine o módulo do vetor
campo elétrico e o sinal da carga puntiforme.
2- Um campo elétrico apresenta em um ponto P de uma região a intensidade de
6.105 N/C, direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. Determine a
intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua sobre uma carga
puntiforme q = 2µC, colocada no ponto P.
9. 3- Uma partícula eletricamente carregada com carga -2µC é colocada em um
ponto A de uma região onde existe um campo elétrico. Ao ser colocada no
ponto A, a partícula ficou sob a ação de uma força elétrica horizontal de
intensidade igual a 6.10-3N. Determine o módulo, a direção e o sentido do campo
elétrico no ponto A.
10. Como vimos anteriormente, uma carga elétrica
puntiforme Q fixa origina, na região que a envolve, um campo
de forças chamado campo elétrico.
Agora, vamos analisar as características desse campo elétrico.
11. Graficamente, o Campo Elétrico comporta-se de maneira
análoga à Força Elétrica. Em outras palavras, sua intensidade
também é inversamente proporcional ao quadrado da distância
d à carga Q.
12. É a mesma da força Fel, isto é, da reta que une a carga Q e o
ponto P. Observe a figura:
Nesse exemplo, a direção do campo elétrico é horizontal!!
13. Depende do sinal da carga geradora Q e, assim, teremos dois
casos a analisar:
Caso I: Q > 0
Quando a carga criadora do campo for positiva, o campo
elétrico produzido será sempre de afastamento.
14. Caso I: Q > 0
O vetor campo elétrico E, produzido em cada ponto por uma
carga Q > 0 (positiva) fixa, é de afastamento.
15. Depende do sinal da carga geradora Q e, assim, teremos dois
casos a analisar:
Caso II: Q < 0
Quando a carga criadora do campo for negativa, o campo
elétrico produzido será sempre de aproximação.
16. Caso II: Q < 0
O vetor campo elétrico E, produzido em cada ponto por uma
carga Q < 0 (negativa) fixa, é de aproximação.
17.
18. R.16 Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico
nos pontos P1 e P2 indicados na figura. O campo elétrico é gerado pela carga
puntiforme Q = 1μC e o meio é o vácuo, cuja constante eletrostática é ko =
9.109 N.m²/C².
Determine, em seguida, a intensidade da força elétrica que atua em q = 10-7 C
quando colocada em P1.
Exercício página 60: P.25
19. 4- Caracterize o vetor campo elétrico gerado pela carga Q = -2nC no ponto
P da figura. O meio é o vácuo, onde a constante eletrostática vale 9.109
N.m²/C².
Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em
uma carga de prova q = -3µC, colocada no ponto P.
20. Como cada carga Q cria um campo elétrico como se as outras
não existissem, existirá em P, um campo elétrico resultante, dado
por:
21. Linhas de força são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em
cada um dos seus pontos. Elas são orientadas no sentido do
vetor campo.
24. 1- (UNICAMP-SP) A figura mostra as linhas de força do campo eletrostático
criado por um sistema de duas cargas puntiformes ql e q2.
a) Nas proximidades de que carga o campo eletrostático é mais intenso? Por
quê?
b) Quais os sinais das cargas Q1 e Q2? Justifique.
25. 2- Duas cargas elétricas de módulos iguais, q, porém de sinais contrários, geram
no ponto O um campo elétrico resultante E. Qual o vetor que melhor representa
esse campo elétrico?
Faça a representação dos vetores e justifique sua
resposta.
26. Campo elétrico uniforme é aquele em que o vetor E é o mesmo
em todos os pontos. Assim, em cada ponto do campo, o vetor E
tem a mesma intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido.
As linhas de força de um campo elétrico uniforme
são retas paralelas igualmente espaçadas e todas
com o mesmo sentido.
27. Quando a distância entre as placas não for desprezível, quando
comparada com suas dimensões, o campo elétrico será
praticamente uniforme na região central entre as placas e não
será uniforme próximo às bordas.
Esse efeito é conhecido como efeito de borda
28. R.20 Uma carga elétrica puntiforme q = 1μC e de massa m = 10-6 kg é
abandonada, em repouso, num ponto A de um campo elétrico uniforme de
intensidade E = 105 N/C conforme a figura.
Determine:
a) a intensidade da força elétrica que atua em q;
b) a aceleração do movimento de q;
c) a velocidade que q possui ao passar por B,
situado a 0,2 m de A.
Despreze as ações gravitacionais.
Exercício página 66: P.31
29. 5- Uma carga de prova, eletrizada positivamente com carga 2uC, é colocada em
um ponto de um campo elétrico, cujo vetor tem direção horizontal, sentida
esquerda para a direita e módulo 4.105 N/C. Determine a intensidade, a direção e
o sentido da força elétrica que atua na carga.
6- Uma partícula puntiforme de massa 10 g, eletrizada positivamente com carga
q, é colocada em um ponto de um campo elétrico cujo vetor possui intensidade
200 N/C, direção vertical e sentido para cima. Nesse ponto, a partícula
permanece em equilíbrio devido à ação da gravidade. Sendo g = 10 m/s², calcule
o valor da carga q.
30. 7- (MACK) A intensidade do vetor campo elétrico gerado por uma carga Q
puntiforme, positiva e fixa em um ponto do vácuo, em função da distância (d) em
relação a ela, varia conforme o gráfico dado. A intensidade do vetor campo
elétrico, no ponto situado a 6 m da carga, é:
a) 2.105 N/C
b) 3.105 N/C
c) 4.105 N/C
d) 5.105 N/C
e) 6.105 N/C