O campo elétrico é uma das grandezas físicas mais relevantes no contexto da eletrostática. Em verdade, nós vemos tanto nos cursos de Física 3 ou mesmo de Eletromagnetismo que, por vezes, o nosso grande objetivo é determinar o campo elétrico de um dado sistema. De fato, nós percebemos que isso ocorre uma vez que essa a grandeza carrega grande parte da informação física de um sistema.
Por conta disso, nesses cursos você, frequentemente, empregará técnicas como a lei de Gauss para esse cálculo. Entretanto, apenas determinar essa grandeza não é tudo que deve ser feito. Em verdade, uma parte importante para sua compreensão é o entendimento físico do que é o campo elétrico. Nesse sentido, hoje nós da MeuGuru preparamos um texto especial para você gurunauta. Aqui, vamos explorar essa grandeza e os principais pontos teóricos que a englobam. Assim, você vai compreender, efetivamente, o que são os campos elétricos.
O que são campos na física?
Antes de nos atermos, especificamente ao assunto desse artigo é importante sabermos o que são campos na física. Em geral, um campo é uma região física ou abstrata que é definida por uma determinada propriedade ou característica que pode ser medida ou observada em um ponto específico dentro dessa região.
Em verdade, a noção de campos surge na física justamnte no contexto do eletromagnetismo. De fato, essa ideia surge como uma forma de conceber um agente físico que intermedia certas interações. Assim, os campos são os entes que levam a informação de um corpo a outro para o dado tipo de interação que estás se referindo.
Em especial, a introdução dos campos na física, inclusive, permitiu que problemas antes postos fossem revistos e melhor elaborados. Nesse contexto, destacamos o campo gravitacional que surge a partir dos estudos e noções de campos proposto por faraday para uma versão associado a força gravitacional.
Apresentando o campo elétrico
O campo elétrico é uma grandeza física que representa a influência que uma carga elétrica exerce sobre outras cargas elétricas em seu entorno. Ele é descrito como um campo vetorial, ou seja, possui um vetor associado em cada ponto do espaço, indicando a direção e intensidade da força elétrica que uma carga testada sentiria se estivesse presente naquele ponto. Já do ponto de vista matemático, ele pode ser definido da seguinte forma
onde E é o campo elétrico gerado pela carga, F é a força elétrica e q0 é uma carga de prova a qual é colocada num espaço para verificar-se por que o campo elétrico existe. O campo elétrico é uma das grandezas fundamentais da eletrostática, e sua compreensão é essencial para a análise do comportamento de cargas elétricas em diversas situações, como na interação entre cargas, na polarização de materiais, na formação de campos elétricos em condutores e na geração de corrente elétrica em circuitos.
Um comentário importante
O campo elétrico é uma grandeza eletrostática que surg coo a manifestação da propriedade de um corpo ter carga elétrica. Nesse sentido, é importante frisarmos que a existência do campo elétrico independe da força elérica, apenas uma carga já implica na existência desse campo. Todavia, para mensurarmos um campo elétrico, por vezes, somos levados a introduzir uma carga de prova q0 . Essa carga serve, unicamente, para medirmos a intração da força eletrostática e, por conseguinte, do campo elétrico.
Perfil das linhas do campo elétrico para cargas elétricas
Agora, vamos entender como os campos elétricos são associados na explicação da interação entre partículas carregadas. Aqui, vamos mostrar como resultados da força eletrostática são bem melhor explicados com o uso do campo elétrico. Para tanto, vamos considerar certos tipos de interação eletrostática para diferentes cargas elétricas com diferentes sinais e entender qual será o perfil de intração.
No caso, para quando temos cargas de sinais opostos, sabemos pela Lei de Couloumb que a interação entre os corpos será atrativa. Portanto, as linhas de campo gerada pelas cargas devem ser tais que se associem conforme mostrado na Figura 1.
Por outro lado, quando temos cargas de sinais iguais, sabemos pela Lei de Couloumb que a interação entre os corpos será repulsiva. Entretanto, o perfil das linhas de campo geradas varia de acordo com o sinal da carga. Uma vez que cargas negativas tem linhas atrativas para sí e cargas positivas repulsivas a partir de si própria. Nesse sentido, o perfil de interação para duas cargas carregadas de sinais iguais pode ser visto de acordo com as Figuras 2 e 3.
