O Campo Elétrico

Figura 22-1 Se as partículas não se tocam, por que a partícula 2 afeta a partícula 1?

O Campo Elétrico

Campos de vários tipos são usados na ciência e na engenharia. Por exemplo, o campo de temperatura de um auditório é a distribuição de temperaturas que pode ser obtida medindo a temperatura em muitos pontos do auditório. De maneira análoga, podemos definir o campo de pressão de uma piscina. Os campos de temperatura e de pressão são campos escalares, já que temperatura e pressão são grandezas escalares, ou seja, não possuem uma orientação.

Por outro lado, o campo elétrico é um campo vetorial, já que contém informações a respeito de uma força, e as forças possuem um módulo e uma orientação. O campo elétrico consiste em uma distribuição de vetores campo elétrico , um para cada ponto de uma região em torno de um objeto eletricamente carregado. Em princípio, podemos definir o campo elétrico em um ponto nas proximidades de um objeto carregado, como o ponto P da

Fig. 22-2a, da seguinte forma: Colocamos no ponto P uma pequena carga positiva q , que chamamos de carga de prova porque será usada para provar 0

(ou seja, sondar) o campo. (Usamos uma carga pequena para não perturbar a distribuição de carga do objeto.) Em seguida, medimos a força eletrostática que age sobre a carga q e definimos o campo elétrico 0 produzido pelo objeto pela equação

Como a carga de prova é positiva, os dois vetores da Fig. 22-2 têm a mesma orientação, ou seja, a orientação de é a mesma de . O módulo de

no ponto P é F/q . Como mostra a Fig. 22-b, representamos o campo 0

elétrico como um vetor cuja origem deve estar no ponto em que foi feita a medida. (Essa observação pode parecer trivial, mas desenhar o vetor campo elétrico com a origem em outro ponto qualquer geralmente leva a erros nos cálculos. Outro erro comum é confundir os conceitos de força e de campo. A força elétrica é um puxão ou um empurrão, enquanto o campo elétrico é uma propriedade abstrata criada no espaço por um objeto eletricamente

carregado.) De acordo com a Eq. 22-1, a unidade de campo elétrico do SI é o newton por coulomb (N/C).

Podemos colocar a carga de prova em vários pontos para medir o campo elétrico nesses pontos e assim levantar a distribuição de campo elétrico nas vizinhanças do objeto carregado. Esse campo existe independentemente da carga de prova; é algo que um objeto carregado cria no espaço em volta (ainda que esteja vazio), mesmo que não haja ninguém para medi-lo.

Nos próximos módulos, vamos calcular o campo elétrico que existe nas vizinhanças de partículas e de objetos de várias formas geométricas. Antes, porém, vamos discutir uma forma de visualizar os campos elétricos.

Figura 22-2 (a) Uma carga de prova positiva q colocada em um ponto P nas proximidades de um 0 objeto carregado. Uma força eletrostática age sobre a carga de prova. (b) O campo elétrico no ponto P produzido por um objeto carregado.