18-04-2015
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Sumário
Unidade II – Eletricidade e Magnetismo
1- Campo e potencial elétrico
- Noção de campo elétrico.
- Campo elétrico criado por uma carga pontual estacionária.
- Linhas de campo.
APSA 21 – Campo elétrico. Campo elétrico uniforme.
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Campo e potencial elétrico
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Conceito de campo
Conceito de campo
O conceito de campo foi introduzido, pela primeira vez por
Michael Faraday (1791-1867) no estudo das interações
elétricas e magnéticas.
No século XVIII o conceito de forças à distância era de difícil
interpretação, só se aceitava a existência de interações por
contacto.
Para explicar a propagação da luz e as interações elétricas imaginava-se uma
substância chamada “éter” que faria a ligação entre todos os corpos do
Universo. Era o “éter” que encheria todo o espaço entre os corpos
assegurando o “contacto” entre eles e permitiria explicar as interações entre
os corpos.
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Campo e potencial elétrico
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Conceito de campo
No século XIX, a hipótese da
existência do “éter” foi posta em
causa e surgiu com o físico Faraday
o conceito de campo, que foi
primeiramente aplicado às forças
elétricas e magnéticas e
posteriormente às forças gravíticas.
Em geral, diz-se que num dado espaço existe um campo de forças, se nesse
espaço existir uma determinada propriedade física que se estende a todos
os pontos desse espaço.
Podemos ter campos vetoriais e campos escalares.
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Campo e potencial elétrico
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Conceito de campo
Um campo, em Física, não é uma entidade
material. É um conceito, tal como o
conceito de força, é um auxiliar muito útil
à interpretação de interações:
gravitacionais ou eletromagnéticas.
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Campo e potencial elétrico
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Noção de campo elétrico
Como se explica então o conceito de campo elétrico?
Considere-se um ponto P, do espaço, e coloque-se nesse ponto uma carga

elétrica de prova, q, se se verificar que a carga é atuada por uma força, F ,

diz-se que nesse ponto do espaço existe um campo elétrico, E .
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Campo e potencial elétrico
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Campo elétrico

O campo elétrico, E , num ponto P, é por definição, a força elétrica que
atua por unidade de carga positiva, colocada nesse ponto, à distância r da
carga criadora, Q.

 F
E
q
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Campo e potencial elétrico
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Caraterísticas do campo elétrico
O campo elétrico tem as seguintes características:
- Ponto de aplicação: ponto P considerado

- Direção: a mesma de F
- Sentido: depende do
 sinal da carga criadora

- Intensidade: E 
- Unidade SI: V
m-1
F
q
ou N C-1
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Campo e potencial elétrico
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Caraterísticas do campo elétrico
Considerando a equação de definição de campo elétrico e pela Lei de
Coulomb,

 F
E
q

F
1 Qq 
er
4  r 2
Para Q > 0 vem:
1 Q q 
 4  r 2 er
E
q


E  1 Q2 er
4π ε r
Para Q < 0 vem:


E   1 Q2 er
4π ε r


E  k Q2 er
r


E  k Q2 er
r
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Campo e potencial elétrico
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Campo elétrico
O campo elétrico, num ponto, criado por uma carga pontual é,
portanto, uma grandeza posicional, isto é, depende da posição
do ponto; num dado meio, a sua intensidade é inversamente
proporcional ao quadrado da distância do ponto à carga


E  k Q2 er
r
criadora do campo.
O campo elétrico criado por uma só carga pontual, Q, é radial, centrífugo,
se a carga fonte de campo for positiva (Q > 0) e centrípeto se a carga fonte
de campo for negativa (Q < 0).
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Campo e potencial elétrico
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Módulo do campo elétrico em função da
distância à carga
Gráfico do módulo do campo elétrico em função da distância à carga.

E  k Q2
r
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Linhas de campo elétrico – São linhas contínuas e sempre tangentes ao
vetor campo elétrico em qualquer ponto. As linhas de campo elétrico
divergem da carga que cria o campo, se ela for positiva, e convergem para
essa carga se for negativa.
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Espectro das linhas de campo elétrico.
Espectro das linhas de campo criado por uma carga pontual
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Campo e potencial elétrico
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Princípio da Sobreposição

Verifica-se experimentalmente que o campo elétrico, E , criado por várias
cargas pontuais, Q , Q , … Q , é igual à soma vetorial dos campos elétricos
1
2
n
 

E1, E 2 ,..., E n criados num ponto P, por essas cargas, ou seja:
 


E  E1  E 2  ...  E n
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Espectro das linhas de campo elétrico criado por duas cargas iguais.
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Espectro das linhas de campo elétrico criado por duas cargas simétricas.
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Campo elétrico criado por duas cargas simétricas num ponto P do campo.
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Campo e potencial elétrico
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Linhas de campo elétrico
Campo elétrico criado por duas cargas de sinal contrário e módulo diferente.
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Campo e potencial elétrico
Linhas de campo elétrico
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TPC
• Exercícios da APSA 21 que que ficarem por fazer.
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