UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
ESCOLA DE EDUCAÇÃO BÁSICA E PROFISSIONAL
COLÉGIO TÉCNICO
Setor de
Física
2º ano
TUTORIAL 5
Campo Elétrico1
Apresentação
No tutorial anterior, você investigou os processos de eletrização de materiais diversos e as características das
interações de objetos eletricamente carregados com outros objetos (carregados ou neutros). Os procedimentos, as ideias, os conceitos, a forma de se colocar diante dos desafios propostos e os modos de organizar o
pensamento que foram trabalhados no tutorial anterior serão retomados na atividade de hoje. Temos a expectativa de que as leituras para casa, práticas experimentais, tutoriais, discussões em grupo e plenárias vão permitir que você:
(i) Compreenda o conceito de campo elétrico;
(ii) Saiba relacionar os conceitos de campo elétrico e força elétrica;
(iii) Compreenda diferentes maneiras de representar o campo elétrico gerado por uma carga ou por um conjunto de cargas;
(iv) Seja capaz de mobilizar o que sabe sobre vetores e grandezas vetoriais para empreender o estudo sobre
o campo elétrico.
Instrução Geral
Eletrize um canudinho por atrito e carregue o pêndulo eletrostático por contato. Torne a eletrizar o canudinho
antes de cada um dos procedimentos seguintes. Admita que, ao ser atritado no papel toalha, o canudinho adquira carga elétrica positiva.
Investigação Sobre o Campo Elétrico
1. Segure o canudinho como mostrado na figura 1. Explore a região próxima ao canudinho com o pêndulo
eletrostático carregado.
Figura 1: Vistas lateral e superior do canudinho eletricamente carregado.
Baseado em suas observações, desenhe vetores para representar a força elétrica resultante sobre o pêndulo
quando colocado em cada um dos pontos assinalados com x na figura 1 (vista superior).
Como a intensidade da força exercida sobre o pêndulo no ponto A se compara com a intensidade da força
exercida sobre o pêndulo no ponto B? Apresente circunstâncias e leis que você considerou relevantes para
dar sua resposta.
2. É comum fazer referência ao pêndulo eletrostático eletricamente carregado como uma carga de teste. O
que você sabe sobre as cargas de teste? O que elas nos permite saber?
3. Suponha que a carga do pêndulo de papel alumínio (carga de teste) seja reduzida à metade.
a) A força elétrica exercida sobre o pêndulo eletrostático nos pontos assinalados mudará? Se sim, como? Se
não, explique o porquê.
1
Texto baseado em aparatos criados pelo Prof. Norberto C. Ferreira (IFUSP-São Paulo) e em material do livro “Tutorials in
Introductory Physics” de McDermott, Shaffer, & Physicis Education Group. Adaptação feita por Alexandre Faria, Arnaldo Vaz,
do Coltec, e Josimeire Júlio, da UFSCar, a partir de pesquisa em ensino realizada com alunos e professores voluntários do Colégio
Técnico e apoio do CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.
COLTEC – SETOR DE FÍSICA – 2º ANO – 2014
b) A razão
⃗
F
mudará? Se sim, como? Se não, explique o porquê. (qteste= carga de teste)
qteste
O valor da razão
⃗
F
qteste
obtida em qualquer ponto é denominada campo elétrico
⃗
E naquele ponto.
3. Compare a intensidade do campo elétrico no ponto A com a intensidade do campo elétrico no ponto B. Explique.
4. Desenhe vetores para representar o campo elétrico
pontos marcados com “x” na Fig. 2.
⃗
E , estabelecido pelas cargas do canudinho, nos
Figura 2: Vista superior do canudinho eletricamente carregado.
5. A magnitude ou a direção do vetor campo elétrico mudará se:
a) a carga no canudinho for aumentada? Explique seu raciocínio.
b) o valor da carga de teste for aumentada? Explique.
c) o sinal da carga de teste for modificado? Explique.
6. Reproduza a figura 2 em seu caderno. Suponha que o canudinho esteja negativamente carregado. Para
essa condição, represente por meio de vetores o campo elétrico nos pontos marcados com “x”.
O campo elétrico pode ser representado de duas maneiras: por meio de vetores, como os que você desenhou
nas questões anteriores, ou por meio de linhas de campo. A direção do campo elétrico em qualquer ponto do
espaço é tangente à linha de campo que passa por
aquele ponto. Além disso, as linhas de campo elétrico
divergem de cargas positivas e convergem para cargas
negativas. A seguir, exploraremos como a representação das linhas de campo pode nos informar sobre a
magnitude do campo elétrico.
7. A figura 3 mostra a vista em corte transversal de um
canudo positivamente eletrizado com a representação
bidimensional das linhas de campo elétrico criadas pelas
cargas do canudo. Você determinou que a intensidade
do campo elétrico no ponto A é maior que a intensidade
do campo elétrico no ponto B. Qual característica das linhas de campo elétrico se relaciona ao fato de que o
campo elétrico no ponto A é mais intenso que no ponto B?
Figura 3: Representação das linhas de campo
elétrico em torno do canudinho carregado
positivamente. Você está vendo o canudinho
colocado verticalmente de frente para seus olhos
(corte transversal).
COLTEC – SETOR DE FÍSICA – 2º ANO – 2014