Conceito.de
Conceito de

Campo elétrico

campo elétrico
O campo elétrico se trata de uma grandeza vetorial

Campo elétrico é um conceito fundamental da física que descreve a interação entre partículas eletricamente carregadas. Ele é responsável por explicar fenômenos elétricos, tais como o movimento de cargas elétricas em um condutor ou o comportamento de um capacitor.

Origem dele

O conceito de campo elétrico foi desenvolvido no final do século XIX, no mesmo período em que a teoria eletromagnética de James Clerk Maxwell foi formulada.

Maxwell propôs que as cargas elétricas não interagem diretamente, mas sim através de um campo que permeia o espaço em torno delas. Ele mostrou que as cargas geram um campo elétrico, que se propaga no espaço e pode ser detectado por outras cargas.

A teoria de Maxwell foi um grande avanço na compreensão dos fenômenos elétricos e permitiu o desenvolvimento da tecnologia elétrica, tais como a televisão, o rádio e o telefone.

Definição de campo elétrico

O campo elétrico é uma grandeza vetorial que descreve a força elétrica que age sobre uma carga elétrica de teste em um ponto no espaço. O campo elétrico é simbolizado pela letra E e sua unidade de medida é o newton por coulomb (N/C), mas há como usar também o Volt por metro (V/m).

Propriedades do campo elétrico

O campo elétrico possui várias propriedades fundamentais que são importantes para entender seu comportamento. Algumas das propriedades mais relevantes são as seguintes:

  • O campo elétrico é um vetor: isso significa que ele possui uma direção, um sentido e uma intensidade. A direção e o sentido do campo elétrico são dados pela direção da força elétrica que age sobre uma carga de teste positiva;
  • O campo elétrico é produzido por cargas elétricas: qualquer carga elétrica gera um campo elétrico em seu entorno. Quanto maior a carga elétrica, maior será a intensidade do campo elétrico gerado;
  • Pode ser afetado por outras cargas elétricas: o campo elétrico gerado por uma carga elétrica é afetado pela presença de outras cargas elétricas próximas. Essas cargas podem atrair ou repelir o campo elétrico, alterando sua direção e intensidade;
  • Ele pode ser visualizado através de linhas de força: essas são linhas imaginárias que representam a direção e a intensidade do campo elétrico em um determinado ponto no espaço. As linhas de campo elétrico são sempre perpendiculares às superfícies equipotenciais, que são superfícies onde o potencial elétrico é constante;
  • O campo elétrico é conservativo: isso significa que o trabalho realizado pela força elétrica em um campo elétrico é independente do caminho percorrido pela carga elétrica. Essa propriedade é importante para entender o comportamento de cargas elétricas em um campo elétrico.

Cálculo do campo elétrico

Para calcular o campo elétrico gerado por uma carga elétrica, é necessário utilizar a lei de Coulomb, que descreve a força elétrica entre duas cargas elétricas. Segundo a Coulomb, a força elétrica entre duas cargas é proporcional (diretamente) ao produto das cargas, mas é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as mesmas.

A partir da lei de Coulomb, se pode derivar uma expressão para o campo elétrico gerado por uma carga elétrica pontual Q em um ponto P no espaço. Essa expressão é dada por:

E = kQ/r2

Onde: k é a constante eletrostática, igual a 9 x 10⁹ N.m2/C2, Q é a carga elétrica da partícula geradora do campo, r é a distância entre a partícula geradora e o ponto P no espaço, e E é o campo elétrico resultante no ponto P.

Para calcular o campo elétrico gerado por várias cargas elétricas, é necessário somar os campos elétricos gerados por cada carga individualmente. Isso pode ser feito utilizando o princípio da superposição, que afirma que o campo elétrico resultante em um ponto no espaço é a soma vetorial dos campos elétricos gerados por cada carga elétrica individualmente.

Aplicações do campo elétrico

conceito de campo elétrico
Os capacitores são exemplos de dispositivos elétricos que armazenam energia em um campo elétrico

O campo elétrico tem inúmeras aplicações em tecnologia e ciência. Algumas das aplicações mais importantes são:

  • Motores elétricos: os motores elétricos funcionam através da interação entre um campo magnético e um campo elétrico. O campo elétrico é utilizado para gerar uma força elétrica que empurra uma corrente elétrica em um fio condutor, criando assim um campo magnético que gera o movimento do motor;
  • Capacitores: os capacitores são dispositivos elétricos que armazenam energia em um campo elétrico. Eles consistem em dois condutores separados por um isolante. Quando uma carga elétrica é aplicada ao capacitor, ela cria um campo elétrico que armazena a energia elétrica;
  • Telas de televisão: as telas de televisão utilizam um campo elétrico para acelerar elétrons em um tubo de raios catódicos. O campo elétrico é utilizado para criar uma diferença de potencial que acelera os elétrons em direção à tela, criando a imagem que vemos na televisão;
  • Tecnologia de semicondutores: o campo elétrico é utilizado para controlar o fluxo de elétrons em dispositivos de semicondutores, tais como diodos e transistores. Ali ele é usado para criar uma barreira que impede a passagem de elétrons ou para permitir sua passagem em certas condições.
Citação

SOUSA, Priscila. (28 de Março de 2023). Campo elétrico - O que é, origem, propriedades e aplicações. Conceito.de. https://conceito.de/campo-eletrico