Efisica

Características do vetor campo

 

Uma grandeza física vetorial é caracterizada por quatro elementos:
1) significado físico;
2) módulo;
3) direção;
4) sentido.

1) O significado físico do vetor campo elétrico foi dado; é o quociente de uma força por uma carga elétrica.

2) Módulo – Suponhamos, no campo elétrico da carga elétrica puntiforme Q, um ponto A situado à distância d dessa carga (fig. 42). Colocando em A a carga elétrica puntiforme q ela ficará sujeita à força . O campo em A será , tal que



Figura 42

O módulo de será igual ao quociente do módulo de pelo valor absoluto de q, isto é:

Mas, pela fórmula de Coulomb, vale:

. Então,

Resulta:

Essa expressão mostra que o módulo do campo elétrico num ponto é diretamente proporcional à carga que produz o campo inversamente proporcional ao quadrado da distância do ponto à carga e inversamente proporcional à constante dielétrica do meio. O campo depende então da natureza do meio. Mas, observemos que ele não depende da carga q.

O módulo do campo é também chamado intensidade do campo.

3) Direção – O vetor , sendo o quociente do vetor pelo número q, tem a mesma direção que . Como se trata de um campo coulombiano, a direção de é a direção da reta QA. Logo, essa é também a direção de (fig. 42).

4) Sentido – Para estudar o sentido de é preciso lembrar que, sendo , o sentido de é o mesmo de quando q é positivo, e é contrário ao de quando q é negativo (ver Introdução § 4). Há dois casos para o sentido de .

 

1o caso – A carga que produz o campo é positiva. Neste caso, q pode ser positivo ou negativo.

 

Sub-caso a) -q é positivo (fig. 43-a). A força é de repulsão, pois Q e q têm mesmo sinal. Sendo q positivo, o sentido de é o mesmo de . Logo, tem o sentido de Q para A.



Figura 43

 

Sub-caso b) -q é negativo. A força é de atração (fig. 44-a). Sendo q negativo, o sentido de é oposto ao de . Logo, tem o sentido de Q para A.

Conclusão: Q sendo positivo, o sentido de é sempre o sentido de Q para A, qualquer que seja o sinal de q. Mudando o sinal de q mudaremos o sentido da força , mas não o do campo , consequência do fato de independer de q.

 

2o caso – A carga Q que produz o campo é negativa.

 

Sub-caso a) -q é positivo. A força é de atração. Sendo q positivo, o sentido de é o mesmo de . Logo, tem o sentido de A para Q.



Figura 44

 

Sub-caso b) -q é negativo. A força é de repulsão. Sendo q negativo, o sentido de é inverso ao de . Logo, tem o sentido de A para Q (fig. 44-b).

Conclusão: Q sendo negativo, o sentido de é sempre o sentido de A para Q, qualquer que seja o sinal de q.

Observação

 

Pelas características do vetor campo , observamos que ele não depende da carga q em módulo, nem direção, nem sentido, de acordo com o que dissemos quando definimos . Essa carga q que usamos para estudar as características do vetor é uma carga simplesmente auxiliar para raciocínio e não influi nos resultados. O mesmo acontece com a aceleração da gravidade; essa aceleração, num ponto qualquer ao redor da Terra não depende da massa de nenhum corpo que por ventura seja colocado nesse ponto. Depende da posição do ponto ao redor da Terra.

Eletric field from a point charge

 

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