Explicamos o que é um campo elétrico, a história da sua descoberta, como se mede a sua intensidade e qual a sua fórmula.
O que é um campo elétrico?
Um campo elétrico é um campo físico ou região do espaço que interage com cargas elétricas ou corpos carregados por uma força elétrica. A sua representação por meio de um modelo descreve a forma como diferentes corpos e sistemas de natureza elétrica interagem com ele.
Dito em termos físicos, é um campo vetorial no qual uma dada carga elétrica (q) sofre os efeitos de uma força elétrica (F).
Esses campos elétricos podem ser consequência da presença de cargas elétricas, ou de campos magnéticos variáveis, conforme demonstrado pelos experimentos dos cientistas britânicos Michel Faraday e James C. Maxwell.
Por isso, campos elétricos, nas perspectivas físicas contemporâneas, são considerados em conjunto com campos magnéticos para formar campos eletromagnéticos.
Assim, um campo elétrico é aquela região do espaço que foi modificada pela presença de uma carga elétrica. Se essa carga for positiva, ela gera linhas de campo elétrico que “nascem” na carga e se estendem para fora em uma direção radial. Se, por outro lado, a carga for negativa, as linhas de campo “morrem” na carga. Se uma carga se aproximar da região do espaço onde existe um campo elétrico, ela experimentará uma força elétrica com direção e sentido.
Veja também: Eletromagnetismo
história do campo elétrico
O conceito de campo elétrico Foi proposto pela primeira vez por Michel Faraday, surgiu da necessidade de explicar a ação das forças elétricas à distância. Este fenômeno foi fundamental em sua demonstração de indução eletromagnética em 1831, com a qual provou as ligações entre o magnetismo e a eletricidade.
Uma contribuição posterior ao campo elétrico foi a de James Maxwell, cujas equações descreviam múltiplos aspectos da dinâmica elétrica desses campos, especialmente em sua Teoria Dinâmica do Campo Eletromagnético (1865).
Mais em: Lei de Faraday
Unidades de campo elétrico
campos elétricos não são diretamente mensuráveiscom qualquer tipo de dispositivo. Mas sim é possível observar seu efeito sobre uma carga localizada em sua vizinhança, ou seja, é possível medir a força que atua sobre a carga (intensidade). Newton/coulomb (N/C) é usado para isso.
fórmula do campo elétrico
A equação que relaciona um campo elétrico E com a força que ele exerce sobre uma carga q é dada pela seguinte equação:
F = qE
Onde F é a força elétrica que atua na carga elétrica q introduzido no campo com intensidade E. Notemos que tanto F como E são grandezas vetoriais, dotadas de sentido e direção.
A partir daí é possível avançar matematicamente incorporando a Lei de Coulomb, obtendo que E = F/q = 1/4πϵ0 = (qeu/r2).ȓeuonde ȓeu são os vetores unitários que marcam a direção da linha que une cada carga qeu com cada carga q.
Força do campo elétrico
A intensidade do campo elétrico é magnitude do vetor que representa a força elétrica F agindo sobre uma determinada carga em uma quantidade precisa de Newton/Coulomb (N/C). Essa magnitude é geralmente chamada simplesmente de “campo elétrico”, porque o campo em si não pode ser medido, mas sim seu efeito sobre uma determinada carga.
Para calculá-lo, a fórmula F = qE é usada, levando em consideração que se a carga for positiva (q > 0), a força elétrica terá o mesmo sinal do campo e q se moverá no mesmo sentido; enquanto se a carga for negativa (q < 0), tudo acontecerá ao contrário.
exemplo de campo elétrico
Um exemplo simples de cálculo da intensidade de um campo elétrico é:
Se introduzirmos uma carga elétrica de 5×10-6 C em um campo elétrico atuando com uma força de 0,04 N, qual é a intensidade do campo atuante?
Aplicando la fórmula E = F/q, tenemos que E = 0,04 N / 5×10-6 C = 8.000 N/C.
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Referências
- “Campo elétrico” na Wikipedia.
- “Campo elétrico” (vídeo) em Educatina.
- “O que é um campo elétrico” em BioProfe.
- “O Campo Elétrico” na Khan Academy.
- “Campo elétrico” em Hiperfísica.
- “Campo elétrico” na Enciclopédia Britânica.