Campo Elétrico

O que a carga elétrica provoca na região que a envolve?

Uma carga elétrica sempre estará sujeita a forças quando estiver em qualquer região próxima a outro corpo eletrizado. Isso significa, que a carga elétrica de um corpo eletrizado altera toda a região em volta dele, provocando o aparecimento de forças em qualquer região- algo como um processo mágico que permitisse que uma carga reconhecesse a outra. 

CAMPO: REGIÃO DE INFLUÊNCIA SOBRE OUTROS CORPOS

Ou seja, a carga elétrica também modifica as propriedades do espaço ao seu redor. Podemos, então, pensar no campo como uma região não material que existe ao redor de todo corpo eletrizado e que faz a interação na troca de forças com outros corpos eletrizados. Ele surge ou se instala preenchendo todo o espaço ao redor do corpo assim que for eletrizado. Essa região é chamada de campo elétrico. Se há carga elétrica, um campo se instala ao redor dela. Se existe campo, há carga associada a ele.

Em outras palavras: campo elétrico é uma região onde a energia fica armazenada e pode ser utilizada. 

VETOR CAMPO ELÉTRICO

Assim, como ocorre com o campo gravitacional, o campo elétrico é caracterizado por apresentar direção, sentido e intensidade, ele tem natureza vetorial. O campo elétrico é representado em cada ponto por um vetor E cuja direção é a mesma da reta que passa pela carga Q geradora do campo e pelo ponto considerado. O sentido do campo, por convenção, orienta-se para fora da carga geradora quando ela for positiva, e para dentro quando a carga geradora for negativa. Para constatar a existência do campo elétrico gerado pela carga Q num ponto P, usa-se uma carga de prova q colocada nesse ponto.

O Campo elétrico naquele ponto é representado pelo vetor E definido pela razão entre a força F atuante na carga de prova e o valor dessa carga. 

CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME

Considere uma carga puntiforme Q, no vácuo, e fixada em um ponto O. Na região do campo elétrico dessa carga, colocamos no ponto P, à distância de O, a carga prova q>0.

A intensidade da força elétrica atuante na carga q em P é:

O campo elétrico gerado por uma carga puntiforme é independente da carga de prova, diretamente proporcional ao valor absoluto da carga geradora e inversamente proporcional ao quadrado da distância do ponto P à carga geradora.

LINHAS DE FORÇA

O vetor campo elétrico E permite obter as características do campo elétrico em qualquer ponto ao redor da carga geradora. Entretanto, ele não oferece de imediato uma visão ampla do campo elétrico em torno do um corpo eletrizado.

Para auxiliar a visualização do campo elétrico, usamos a ideia de linhas de força e assim podemos representar onde o campo é mais intenso ou mais fraco por meio da maior ou menor densidade de linhas. Em, regiões onde elas estão mais concentradas, o campo é mais intenso.

Quando a carga é positiva, as linhas de força são radiais "para fora" ou de "afastamento". As linhas são divergentes e mais próximas entre si ou mais concentradas nas proximidade da carga, indicando nessa região um campo mais intenso.

Quando a carga é negativa, as linhas de força são radiais "para dentro" ou de "aproximação". As linhas são covergentes. As linhas sempre se iniciam em cargas positivas e terminam em cargas negativas.

CAMPO ELÉTRICO UNIFORME

O campo de uma carga puntiforme não é constante no espaço. Ele varia com a distância. Em muitas situações práticas, no entanto, é conveniente trabalhar com campos elétrico constantes, nos quais o vetor E mantenha a mesma intensidade, direção e sentido. Um campo com essas características é chamado uniforme. Num campo elétrico uniforme, as linhas de força são retas paralelas entre si, e o espaçamento entre elas é constante. É o caso, por exemplo de duas placas condutoras paralelas entre si, eletrizadas com cargas de sinais contrários.

CAMPO ELÉTRICO DE UM CONDUTOR ELETRIZADO EM EQUILÍBRIO ELETROSTÁTICO

Quando eletrizamos um condutor, de qualquer formato, com uma quantidade de carga Q, a repulsão entre as cargas elementares as afasta o mais distante possível umas das outras. Isso corresponde a uma distribuição de cargas na superfície do condutor, na qual elas ficam em equilíbrio eletrostático.
Um condutor eletrizado está em equilíbrio eletrostático quando nele não ocorre movimento ordenado de cargas elétricas. Então, o campo elétrico no interior de um condutor eletrizado em equilíbrio é nulo, qualquer que seja o formato do corpo (oco ou maciço).

Na superfície de um condutor eletrizado em equilíbrio, o campo elétrico é normal à superfície e não nulo. 

Blindagem eletrostática

Michael Faraday realizou uma demonstração prática interessante sobre campos elétricos causados pela eletrização de condutor em equilíbrio eletrostático. Ele construiu uma gaiola de tela metálica, protegida na base por madeira  (isolante) e a levou a um lugar público. Lá, sob o olhar atento e apreensivo do público, Faraday entrou na gaiola e ordenou a um de seus ajudantes que a eletrizasse com o auxílio de um gerador. Centelhas começaram a saltar dos cantos e saliências da gaiola, e era de esperar que Faraday até morresse nessa situação, por causa da grande descarga do gerador sobre a grade. No entanto, ele não sofreu nenhum efeito das cargas elétricas. Toda a carga elétrica se distribuiu na superfície metálica externa da estrutura. No interior desta, porém o campo elétrico é nulo.

No interior do condutor E = 0  já para um ponto externo situado à distância d do centro da esfera, supõem-se que a carga Q seja puntiforme e concentrada no centro da esfera. Sua intensidade é: E = KQ/d²

Simulado Campo Elétrico