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