Campo Elétrico [Física]

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Quando um balão é esfregado contra um suéter, o balão fica carregado. Por causa dessa carga, o balão pode grudar nas paredes, mas quando colocado ao lado de outro balão que também foi esfregado, o primeiro balão voará na direção oposta.

Uma carga elétrica é uma propriedade da matéria que faz com que dois objetos atraiam ou repelem, dependendo de suas cargas (positivas ou negativas).

Um campo elétrico é uma região do espaço em torno de uma partícula ou objeto eletricamente carregada em que uma carga elétrica se sentirá forçada.

Um campo elétrico é uma quantidade vetorial e pode ser visualizado como setas indo em direção ou para longe das 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.

Esse fenômeno é o resultado de uma propriedade da matéria chamada carga elétrica. As cargas elétricas produzem campos elétricos: regiões do espaço ao redor de partículas eletricamente carregadas ou objetos nos quais outras partículas ou objetos eletricamente carregados se sentiriam forçados.

O que é Eletricidade?

Eletricidade é o fluxo de energia elétrica ou carga. A eletricidade é uma parte básica da natureza e uma das formas mais utilizadas de energia.

A eletricidade que usamos é uma fonte de energia secundária porque é produzida pela conversão de fontes primárias de energia, como carvão, gás natural, energia nuclear, energia solar e energia eólica, em energia elétrica. A eletricidade é também referida como um portador de energia , o que significa que pode ser convertido em outras formas de energia, como energia mecânica ou calor. As fontes de energia primárias são renováveis ​​ou não renováveis, mas a eletricidade que usamos não é renovável nem não renovável.

O uso da eletricidade mudou drasticamente a vida cotidiana. Apesar de sua grande importância na vida cotidiana, poucas pessoas provavelmente param para pensar em como seria a vida sem eletricidade. Como o ar e a água, as pessoas tendem a considerar a eletricidade como certa. No entanto, as pessoas usam a eletricidade para fazer muitos trabalhos todos os dias – desde iluminação, aquecimento e resfriamento de casas até o fornecimento de televisões e computadores.

Antes da eletricidade se tornar amplamente disponível, cerca de 100 anos atrás, velas, lâmpadas de óleo de baleia e lâmpadas de querosene forneciam luz; caixas de geladeira mantinham comida fria; e fogões a lenha forneciam calor.

Cientistas e inventores trabalharam para decifrar os princípios da eletricidade desde os anos 1600. Benjamin Franklin, Thomas Edison e Nikola Tesla fizeram contribuições notáveis ​​para o nosso entendimento e uso da eletricidade.

Benjamin Franklin demonstrou que o raio é eletricidade. Thomas Edison inventou a primeira lâmpada incandescente de longa duração.

Antes de 1879, a corrente contínua (CC) de eletricidade era usada em luzes de arco para iluminação externa. No final dos anos 1800, Nikola Tesla foi pioneira na geração, transmissão e uso de eletricidade de corrente alternada (AC), o que reduziu o custo de transmissão de eletricidade em longas distâncias. As invenções de Tesla trouxeram eletricidade para as residências para acender a iluminação interna e em fábricas para alimentar máquinas industriais.

O que é Carga Elétrica?

Uma carga elétrica, que pode ser positiva ou negativa, é uma propriedade da matéria que faz com que dois objetos atraiam ou repelem. Se os objetos estiverem com cargas opostas (positivo-negativo), eles serão atraídos; se eles 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 que é transportada por uma corrente elétrica de 1 ampere em 1 segundo.

Os átomos, que são as unidades básicas da matéria, são compostos de três tipos de partículas: elétrons, nêutrons e prótons. Elétrons e prótons em si são eletricamente carregados e têm carga negativa e positiva, respectivamente. Um nêutron não é carregado eletricamente.

Muitos objetos são eletricamente neutros e têm uma carga líquida total de 0. Se houver um excesso de elétrons ou prótons, produzindo uma carga líquida que não é zero, os objetos são 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.

O que é Lei de Coulomb?

As cargas elétricas atraem ou se repelem porque exercem forças umas sobre as outras. A força entre duas cargas pontuais elétricas – cargas idealizadas concentradas em um ponto no espaço – é descrita pela 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 por:

F = (k | q 1 q 2 |) / r 2

onde q 1 é a carga da primeira carga pontual, q 2 é a carga da segunda carga pontual, k = 8.988 * 10 9 Nm 2 / C 2 é a constante de Coulomb, e r 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 aproximadas por uma carga pontual.

O que é um Campo Elétrico?

Uma carga elétrica produz um campo elétrico, que é uma região de espaço ao redor de uma partícula ou objeto eletricamente carregado, na qual uma carga elétrica seria sentida. O campo elétrico existe em todos os pontos no 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 longe o suficiente uma da outra.

Os campos elétricos são uma quantidade de vetor e podem ser visualizados como setas indo para ou longe 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, e q é a carga de teste que está sendo usada para “sentir” o campo elétrico .

Exemplo: Campo Elétrico de Encargos de Dois Pontos

Para cargas de dois pontos, F é dado pela lei de Coulomb acima.

Assim, F = (k | q 1 q 2 |) / r 2 , onde q 2 é definido como a carga de teste que está sendo usada para “sentir” o campo elétrico.

Em seguida, usamos a fórmula do campo elétrico para obter E = F / q 2 , uma vez que q 2 foi definido como a carga de teste.

Depois de substituir F, E = (k | q 1 |) / r 2 .

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