1 O conceito de campo elétrico
Em vez de descrever a força diretamente entre duas cargas, o conceito de campo elétrico permite mapear o espaço ao redor de uma carga fonte: em cada ponto do espaço existe um vetor que indica qual força uma carga de prova positiva unitária sentiria naquele ponto.
A carga de prova deve ser suficientemente pequena para não perturbar o campo que está sendo medido. O campo existe no espaço independentemente de haver ou não uma carga de prova — é uma propriedade do ponto do espaço.
2 Campo de uma carga puntiforme
Combinando a definição de campo com a Lei de Coulomb, o campo criado por uma carga Q a uma distância r vale:
Uma carga Q = +5 μC. Qual o campo a r = 30 cm = 0,3 m?
E = k·Q/r² = (9×10⁹ × 5×10⁻⁶) / (0,3)² = 45000 / 0,09 = 5×10⁵ N/C
Direção: radial, afastando-se de Q (carga positiva).
3 Linhas de campo elétrico
As linhas de campo são representações gráficas que mostram a direção do campo em cada região do espaço:
| Regra | Interpretação |
|---|---|
| Partem de cargas positivas | O campo aponta para longe de + |
| Chegam em cargas negativas | O campo aponta em direção a − |
| Nunca se cruzam | O campo tem direção única em cada ponto |
| Densidade de linhas ∝ intensidade | Mais linhas próximas = campo mais intenso |
| Tangente à linha = direção do campo | A linha mostra o caminho que +q seguiria |
4 Campo elétrico uniforme
Entre duas placas paralelas de grande área carregadas com cargas opostas, o campo elétrico é aproximadamente uniforme (mesma intensidade e direção em todos os pontos da região interna):
Os capacitores funcionam exatamente assim: duas placas separadas por um isolante, com uma diferença de potencial entre elas criando um campo uniforme. São usados em fontes de energia, filtros eletrônicos e memórias flash.
5 Potencial elétrico
O potencial elétrico V em um ponto é a energia potencial elétrica por unidade de carga que uma carga de prova teria naquele ponto:
| Grandeza | Símbolo | Unidade | Fórmula |
|---|---|---|---|
| Campo elétrico | E | N/C ou V/m | E = k·Q/r² |
| Potencial elétrico | V | V (volt) | V = k·Q/r |
| Energia potencial elétrica | Ep | J (joule) | Ep = q·V |
Campo elétrico é um vetor (tem direção e sentido). Potencial elétrico é um escalar (só tem magnitude e sinal). O potencial é matematicamente mais simples de calcular quando há várias cargas: V_total = V₁ + V₂ + V₃ + … (soma algébrica, não vetorial).
6 Trabalho elétrico e diferença de potencial
Quando uma carga q se move de um ponto A para um ponto B em um campo elétrico, o trabalho realizado pelo campo é:
A diferença de potencial (ddp) ou tensão entre dois pontos é o que os aparelhos elétricos "exploram": ao mover cargas de um polo de maior para menor potencial, o campo realiza trabalho que pode ser convertido em luz, calor, movimento etc.
7 Calculadora — Campo e Potencial
🧮 Campo elétrico: E = k·|Q|/r²
🧮 Trabalho elétrico: T = q·(VA − VB)
8 Resumo
O que você aprendeu
- Campo elétrico E = F/q — indica a força por unidade de carga em cada ponto do espaço.
- Campo de carga puntiforme: E = k·|Q|/r² (N/C). Direção radial (+ para fora, − para dentro).
- Linhas de campo saem de cargas positivas e chegam em negativas; nunca se cruzam.
- Campo uniforme entre placas paralelas: E = V/d.
- Potencial elétrico (escalar): V = k·Q/r (volts).
- Trabalho elétrico: T = q·(VA − VB). A diferença de potencial ("tensão") dirige o movimento das cargas.