Explicamos o que é um campo elétrico, a história da sua descoberta, como é medida a sua intensidade e qual é 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 através de uma força elétrica. A sua representação através 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 determinada 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, como demonstrado pelos experimentos dos cientistas britânicos Michel Faraday e James C. Maxwell.
Por essa razão, os campos elétricos, nas perspectivas físicas contemporâneas, são considerados juntamente com os 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 esta carga for positiva, ela gera linhas de campo elétrico que “estão” na carga e se estendem para fora na 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.
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História do campo elétrico
O conceito de campo elétrico Foi proposto pela primeira vez por Michel Faraday, decorrente da necessidade de explicar a ação das forças elétricas à distância. Este fenômeno foi fundamental em sua demonstração da indução eletromagnética em 1831, com a qual comprovou as ligações entre magnetismo e eletricidade.
Uma contribuição posterior para o campo elétrico foi a de James Maxwell, cujas equações descreveram múltiplos aspectos da dinâmica elétrica desses campos, especialmente em suas Teoria dinâmica do campo eletromagnético (1865).
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Unidades de campo elétrico
campos elétricos não são diretamente mensuráveis, com qualquer tipo de dispositivo. Mas sim, é possível observar seu efeito sobre uma carga localizada nas suas proximidades, ou seja, é possível medir a força que atua sobre a carga (intensidade). Para isso, utiliza-se newton/coulomb (N/C).
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 sobre carga elétrica q introduzido em campo com um intensidade E. Notemos que tanto F quanto E são grandezas vetoriais, dotadas de significado 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 reta que une cada carga qeu com cada carga q.
Intensidade do campo elétrico
A intensidade do campo elétrico é magnitude vetorial que representa a força elétrica F agindo sobre uma determinada carga em uma quantidade precisa de Newton/Coulomb (N/C). Esta magnitude é geralmente chamada simplesmente de “campo elétrico”, porque o campo em si não pode ser medido, mas sim o seu efeito sobre uma determinada carga.
Para calculá-lo, utiliza-se a fórmula F = qE, 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 Num campo elétrico que atua com uma força de 0,04 N, com que intensidade atua esse campo?
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.