Captulo 22 Campos Eltricos Cap 22 Campos Eltricos

Capítulo 22: Campos Elétricos

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico Linhas de Campo Elétrico Produzido por uma Carga Pontual Campo Elétrico Produzido por um Dipolo Elétrico Campo Elétrico Produzido por uma Linha de Carga Campo Elétrico Produzido por um Disco Carregado Uma Carga pontual em um Campo Elétrico

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico O campo elétrico é um campo vetorial, constituído por uma distribuição de vetores, um para cada ponto de uma região em torno do objeto eletricamente carregado, como por exemplo, um bastão de vidro. Para definir o campo elétrico do ponto P: • Colocar uma carga de prova positiva sobre o ponto onde se quer determinar o campo elétrico. • Medir a força elétrica sobre a carga de prova. Unidades do campo elétrico no SI: Newton/Coulob (N/C)

Cap. 22: Campos Elétricos Linhas de Campo Elétrico

Cap. 22: Campos Elétricos Linhas de Campo Elétrico • Em qualquer ponto do espaço, a orientação das linhas de campo elétrico são tangentes a força elétrica sobre a carga de prova positiva. • O módulo do campo elétrico é diretamente proporcional a densidade de linhas de campo por unidade de área, medida em um plano perpendicular as linhas. Assim o campo elétrico possui valores elevados onde as linhas estão próximas e valores pequenos onde as linhas estão afastadas.

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico de uma Carga Pontual Colocar uma carga de prova q 0 nas proximidades da carga q e medir a força sobre q 0.

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico de uma Carga Pontual Para mais de uma carga, usamos o princípio da superposição! A carga de prova q 0 sentirá a força que resultará de todas as outras cargas da região e sendo assim: O campo elétrico será:

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico Produzido por um Dipolo Elétrico O campo elétrico no ponto P é paralelo ao eixo do dipolo e aponta para o eixo z positivo. Onde: p qd Denominado de momento dipolar elétrico.

Exemplo Sprites são enormes clarões que às vezes são vistos no céu, acima de grandes tempestades. Foram observados durante décadas por pilotos que voavam à noite, mas eram tão fracos e fugazes que a maioria dos pilotos imaginava que não passavam de ilusões. Na década de 1990, porem, os sprites foram registrados por câmaras de vídeo. Ainda não são muito bem compreendidos, mas acredita-se que sejam produzidos quando ocorre um relâmpago especialmente intenso entre a Terra e uma nuvem de tempestade, particularmente se o relâmpago transfere uma grande quantidade de carga negativa, - q , da Terra para a base da nuvem. Logo depois da transferência, a Terra possui uma distribuição complexa de cargas positivas; entretanto, podemos usar um modelo simplificado de campo elétrico produzido pelas cargas da nuvem e da terra supondo que existe um dipolo vertical formado por uma carga –q na altura h da nuvem e uma carga +q a uma distância h abaixo da superfície. Se q=200 C e h+6, 0 Km, qual é o módulo do campo elétrico do dipolo a uma altitude z 1=30 Km, ou seja, um pouco acima das nuvens, e a uma altitude z 2= 60 Km, ou seja, um pouco acima da estratosfera?

Exemplo • • OBS: Quando o módulo do E excede um valor crítico Ec, o campo pode arrancar elétrons dos átomos (ionizar átomos) e os elétrons arrancados podem se chocar com outros átomos, fazendo com que emitam luz. O valor do Ec depende da densidade do ar na região em que existe o campo elétrico, quanto menor a densidade, menor o valor do Ec. A 60 km de altitude, a densidade do ar é tão baixa que E=2, 0. 102 N/C> Ec, e, portanto, os átomos do ar emitem luz. È essa luz que forma os sprites. Mais abaixo, a 30 Km de altitude, a densidade do ar é mais alta, E= 1, 6. 103 N/C < Ec e os átomos do ar não emitem luz. Assim, os sprites são vistos muito acima das nuvens de tempestades.

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico Produzido por uma Linha de Cargas dq dx dq d. A dq d. V

Cap. 22: Campos Elétricos Um Anel carregado Localizar um elemento infinitesimal do anel. de carga Escrever o campo elétrico da carga dq. Projetar o campo e resolver a integral.

Cap. 22: Campos Elétricos

Cap. 22: Campos Elétricos O Campo Elétrico Produzido por um Disco Carregado O campo elétrico está orientado na direção de z positivo. Neste caso usaremos a distribuição superficial de cargas. dq d. A h 1 2 rdr cos( ) d. E 2 4 0 h Para uma placa infinita: R >> z Não depende da distância z

Cap. 22: Campos Elétricos Carga Elétrica na presença de um Campo Elétrico

Cap. 22: Campos Elétricos Referências HALLIDAY, D. ; RESNICK, R. ; WALKER, J. ; Fundamentos Eletromagnetismo. 8 a ed. Rio de janeiro: LTC, 2009. v 3. de Física: SEARS, F. ; ZEMANSKY, M. W. ; YOUNG, H. ; FREEDMAN, R. A. ; Eletromagnetismo. 12 a ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2008. v 3. Física: TIPLER, P. A. ; Física para Cientistas e Engenheiros. 4 a ed, LTC, 2000. v 2.