Campo eléctrico

 Campo eléctrico

Analogia com o campo gravitacional

Qualquer corpo de massa m, quando está nas proximidades da Terra, é atraído em direcção ao centro do nosso planeta, devido à acção de uma força chamada força gravítica. Esta força surge porque a Terra, com a sua grande massa M, modifica o espaço à sua volta, criando uma região de perturbação, denominado campo gravitacional.

Assim, podemos dizer que o campo gravitacional é o campo produzido pela força gravitacional presente em todos os corpos que possuem massa. Como a sua intensidade é diminuta, o campo gravitacional só é percebido em grandes aglomerações de matéria, como o Sol, a Terra, a Lua, etc. Este campo é o responsável pela manutenção da Terra no sistema solar, da Lua em Orbita em redor da Terra, dos satélites artificiais permanecerem na vizinhança da Terra e por nos manter «colados» à superfície do nosso planeta. Sem ele, nos flutuaríamos no ar, a Lua sairia da Orbita da Terra e a Terra abandonaria a sua Orbita em torno Sol. Sem gravitação o Sol não existiria, pois é a força gravitacional que faz a matéria solar aglomerar-se no centro do nosso astro-rei.

Tal como a Terra, as cargas eléctricas criam ao seu redor uma região de perturbação electrostática denominado campo eléctrico.

Considere uma carga pontual Q, fixa num ponto. Se à volta desta carga Q, colocarmos uma carga positiva, mais pequena, q, esta será repelida ou atraída pela carga pontual (Fig. 1.15).

Fig. 1.15 Força à distância exercida por uma carga pontual positiva (A) e por uma carga pontual negativa (B) sobre uma carga de teste positiva.

A força que se manifesta entre dois corpos electricamente carregados é uma força que age à distância. Ela faz-se sentir sem que haja qualquer ligação material entre os dois corpos que interagem.

Provoca certa perplexidade a ideia de que uma força se faça sentir distância, mesmo através do espaço vazio.

Essa dificuldade pode ser superada pensando-se da seguinte maneira: vamos dizer que, quando um corpo está electricamente carregado com carga Q, cria-se em todo o espaço circundante uma situação nova, diferente da que existia quando o corpo estava descarregado. O facto de eletrizarmos esse corpo, modifica as propriedades do espaço que o circunda. Outro corpo electricamente carregado (q), colocado num ponto P do espaço, começará a «sentir» uma força eléctrica causada por Q. Dizemos que a carga do corpo Q gera no espaço circundante um campo eléctrico.

O campo eléctrico gerado pela carga Q num ponto P existe, independentemente de haver em P um corpo carregado. Quando colocamos nesse ponto P um corpo carregado com carga q, a força que passa a agir sobre ele é devida ao campo eléctrico que já existia nesse ponto. A carga q que é colocada no ponto B para verificar se nesse ponto, existe ou não, um campo eléctrico, é denominada carga de prova (ou carga de teste) por convenção é sempre positiva.

Direcção e sentido do vector campo eléctrico: o campo eléctrico é, tal como a força, uma grandeza vectorial e, por isso, possui módulo, direcção e sentido que, por definição, coincidem com a direcção e o sentido da força que actua numa carga de prova positiva colocada num dado ponto.

Por exemplo: consideremos o ponto P₁ mostrado na figura 1.15. Se uma carga de prova positiva fosse colocada em P₁ ela seria, evidentemente, repelida por Q com uma força horizontal para a direita.

Portando, em virtude do exposto, o vector campo eléctrico E₁, naquele ponto, seria também horizontal e dirigido para a direita. De modo análogo, podemos concluir que em P₂ temos um vector E₂ dirigido verticalmente para cima; pois, se uma carga de prova positiva fosse colocada neste ponto, ela ficaria sob a acção de uma força com aquela direcção e naquele sentido. Então, podemos verificar que, em P₃ e P₄, os vectores E₃ e E₄ têm as direcções e os sentidos indicados na figura 1.16 A.

De modo análogo, se a carga que cria o campo eléctrico for negativa, como mostra a figura 1.16. B, facilmente se constata que, em cada ponto P₁, P₂, P₃, P₄, o vector campo eléctrico tem o sentido indicado.

Fig. 1.16 A – O vector campo eléctrico de uma carga positiva é divergente; B – O vector campo de uma carga negativa é convergente.

Podemos dizer, então, que um corpo electrizado modifica o espaço à sua volta de modo a poder exercer as suas acções eléctricas de repulsão e de atracão sobre outros corpos electrizados que se encontrem ao seu redor. Dizemos que o corpo electrizado, criador do campo eléctrico tem um certo potencial eléctrico.

Módulo ou intensidade do vector campo eléctrico: a intensidade do campo eléctrico (E) é definida como o quociente entre o módulo da força que actua sobre a carga de prova (F) e a própria carga de prova (q).

Onde:

F – É o módulo da força com que a carga criadora do campo atrai ou repele a carga de teste, medida em newton (N).

q – É a carga de teste colocada no ponto onde se pretende estudar o campo eléctrico. Ela é medida em coulomb (C).

E – É o módulo do vector campo eléctrico, medido em Newton por coulomb (N/C).

Bibliografia

MENESES, João Paulo. F10 - Física 10ª Classe. Texto Editores, Maputo, 2017.