O que é um campo elétrico? Definição, Fórmula, Exemplo

Quando um balão é esfregado contra um suéter, o balão fica carregado. Devido a essa carga, o balão pode grudar nas paredes, mas quando colocado ao lado de outro balão que também foi esfregado, o primeiro balão voa na direção oposta.

Takeaways principais: Campo elétrico

Esse fenômeno é o resultado de uma propriedade da matéria chamada carga elétrica. As cargas elétricas produzem campos elétricos: regiões do espaço em torno de partículas ou objetos carregados eletricamente nas quais outras partículas ou objetos carregados eletricamente sentiriam força.

Uma carga elétrica, que pode ser positiva ou negativa, é uma propriedade da matéria que faz com que dois objetos atraiam ou repelam. Se os objetos forem carregados de maneira oposta (positivo-negativo), eles atrairão; se forem carregados de forma semelhante (positivo positivo ou negativo negativo), eles serão repelidos.

A unidade de carga elétrica é o coulomb, que é definido como a quantidade de eletricidade transportada por um corrente elétrica de 1 ampere em 1 segundo.

Átomos, que são as unidades básicas de importam, são feitos de três tipos de partículas: elétrons, nêutronse prótons. Os próprios elétrons e prótons são carregados eletricamente e possuem uma carga negativa e positiva, respectivamente. Um nêutron não é carregado eletricamente.

Muitos objetos são eletricamente neutros e têm uma carga líquida total de zero. Se houver um excesso de elétrons ou prótons, produzindo uma carga líquida que não seja zero, os objetos serão considerados carregados.

Uma maneira de quantificar a carga elétrica é usando a constante e = 1.602 * 10^-19 coulombs. Um elétron, que é a menor quantidade de carga elétrica negativa, tem uma carga de -1,602 * 10^-19 coulombs. Um próton, que é a menor quantidade de carga elétrica positiva, tem uma carga de +1,602 * 10^-19 coulombs. Assim, 10 elétrons teriam uma carga de -10 e, e 10 prótons teriam uma carga de +10 e.

As cargas elétricas se atraem ou se repelem porque exercem forças um no outro. A força entre duas cargas pontuais elétricas - cargas idealizadas concentradas em um ponto no espaço - é descrita por Lei de Coulomb. A lei de Coulomb afirma que a força, ou magnitude, da força entre duas cargas pontuais é proporcional às magnitudes das cargas e inversamente proporcional à distância entre as duas cargas.

Matematicamente, isso é dado como:

F = (k | q₁q₂|) / r²

onde q₁ é a carga da primeira carga pontual, q₂ é a carga da segunda carga pontual, k = 8,988 * 10⁹ Nm²/ C² é constante de Coulomb er é a distância entre duas cargas pontuais.

Embora tecnicamente não haja cargas pontuais reais, elétrons, prótons e outras partículas são tão pequenas que podem ser aproximado por uma carga pontual.

Uma carga elétrica produz um campo elétrico, que é uma região do espaço em torno de uma partícula ou objeto eletricamente carregado, no qual uma carga elétrica sentiria força. O campo elétrico existe em todos os pontos do espaço e pode ser observado trazendo outra carga para o campo elétrico. No entanto, o campo elétrico pode ser aproximado como zero para fins práticos, se as cargas estiverem suficientemente afastadas uma da outra.

Os campos elétricos são um grandeza vetorial e pode ser visualizado como setas indo ou saindo de cargas. As linhas são definidas como apontando radialmente para fora, longe de uma carga positiva, ou radialmente para dentro, em direção a uma carga negativa.

A magnitude do campo elétrico é dada pela fórmula E = F / q, onde E é a força do campo elétrico, F é a força elétrica eq é a carga de teste que está sendo usada para "sentir" a energia elétrica campo.

Por cobranças de dois pontos, F é dado pela lei de Coulomb acima.

• Assim, F = (k | q₁q₂|) / r², onde q₂ é definido como o último objeto que está sendo usado para "sentir" o campo elétrico.
• Em seguida, usamos a fórmula do campo elétrico para obter E = F / q₂, desde q₂ foi definido como a taxa de teste.
• Depois de substituir F, E = (k | q₁|) / r².

• Fitzpatrick, Richard. “Campos Elétricos.” Universidade do Texas em Austin, 2007.
• Lewandowski, Heather e Chuck Rogers. "Campos elétricos." Universidade do Colorado em Boulder, 2008.
• Richmond, Michael. “Carga elétrica e lei de Coulomb.” Instituto de Tecnologia de Rochester.