Aulas de Física 3º ano ensino médio, todos os tópicos em power point.

1. Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 3ª Série
Campo Elétrico

2. FÍSICA, 3ª Série
Campo Elétrico
Campo Elétrico
Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.

3. CAMPO ELÉTRICOCAMPO ELÉTRICO
É uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço
que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga fontecarga fonte), tal que
uma outra carga (carga de provacarga de prova), ao ser colocada num desses pontos,
fica sujeita a uma força de atraçãoforça de atração ou de repulsão,repulsão, exercida pela
carga fontecarga fonte.

4. VETOR CAMPO ELÉTRICOVETOR CAMPO ELÉTRICO
Unidade de E do SI: N/CUnidade de E do SI: N/C
Quando uma carga de prova q é colocada em um ponto do espaço e sofre
a ação de uma força F, dizemos, que, por definição, a razão entre F e q é
igual ao módulo do campo elétrico E naquele ponto.
q
F
E


=
| E | =
F
q
|

5. CAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGACAMPO ELÉTRICO DE UMA CARGA
PUNTIFORME FIXAPUNTIFORME FIXA
Sendo q > 0q > 0, FF e EE têm o mesmo sentidomesmo sentido; sendo q < 0q < 0, FF e EE têm sentidossentidos
contrárioscontrários. FF e EE têm sempre a mesma direçãomesma direção.
CONCLUSÕESCONCLUSÕES
 Carga fonte positiva (Q > O)(Q > O) gera
campo elétrico de afastamento.afastamento.
 Carga fonte negativa (Q < O)(Q < O)
gera campo elétrico de
aproximaçãoaproximação.
 Uma partícula eletrizada (Q)(Q)
gera campo elétrico na região do
espaço que a circunda, porém, no
ponto onde foi colocada, o vetorvetor
campocampo, devido à própria partícula,
é nulonulo.

6. QQ _ Carga fonte
qq _ Carga de prova colocada em um
ponto PP no campo gerado por QQ.
dd _ distância do ponto PP à carga
fonte QQ
O módulo do campo elétrico em um ponto P, no qual uma carga q fica sob ação
de uma força de módulo F, é obtido a partir da relação:
2
2
.
d
Q
K
q
d
qQ
K
q
F
E ===
2
d
Q
KE =

7.  É importante salientar que a existência do campo elétricocampo elétrico em um ponto não
depende da presença da carga de provacarga de prova naquele ponto. Assim, existe um campocampo
elétricoelétrico em cada um dos pontos, embora não haja carga de provacarga de prova em nenhum
deles.
 A outra unidade de intensidade de campo elétrico, no Sistema Internacional deSistema Internacional de
Unidades (SI),Unidades (SI), é o volt por metro ( V/mV/m ).
 A intensidadeintensidade, direçãodireção e sentidosentido dependem do ponto do campocampo, da cargacarga do
corpo que produz o campo e do meiomeio que o envolve.
O gráfico representa a intensidade do
vetor EE, criado por uma partícula
eletrizada com carga QQ em função da
distância dd.
Vejamos algumas observaçõesVejamos algumas observações
importantesimportantes

8. CAMPO ELÉTRICO DE VÁRIASCAMPO ELÉTRICO DE VÁRIAS
CARGAS PUNTIFORMESCARGAS PUNTIFORMES
 As cargas QQ11, QQ22 e
QQ33 originam,
separadamente, os
vetores campo
elétrico EE11, EE22 e EE33.
 O vetor campovetor campo
elétrico resultanteelétrico resultante EE
é a soma vetorial dos
vetores campos EE11,
EE22 e EE33 que as cargas
originam
separadamente no
ponto PP.

9. Padrões de campos
elétricos podem ser
visualizados pelo
alinhamento de partículas
de fubá que se encontram
misturadas em uma
camada de 4 mm
(aproximadamente) de óleo
de rícino. Os campos
elétricos são criados por
sondas metálicas
eletrizadas (por uma
Máquina Wimshurst ou
fonte de alta tensão)
imersas na mistura óleo-
fubá.
LINHAS DE FORÇALINHAS DE FORÇA

10. Na figura têm-se duas
sondas em formato de
discos eletrizados com
cargas opostas. As
partículas de fubá são
polarizadas pela ação do
campo elétrico e se alinham
na mesma direção da força
do campo elétrico em cada
ponto.
A sucessão destas
partículas polarizadas
expressam o padrão das
linhas de força do campo
elétrico.

11. LINHAS DE FORÇALINHAS DE FORÇA
O conceito de linhas de forçalinhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. FaradayM. Faraday, no século
XIX, com a finalidade de representar o campo elétricocampo elétrico através de diagramas.

13. Acima, temos exemplo de
linhas de forçalinhas de força para duas
cargas puntiformes positivascargas puntiformes positivas
e de valores idênticos. No
exemplo, ambas são
positivas. Caso fossem
negativas, mudaria apenas o
sentido da orientação das
linhas de forçalinhas de força, sendo
conservados os demais
aspectos.
Acima, temos exemplo de
linhas de forçalinhas de força para duas
cargas puntiformes positivascargas puntiformes positivas
e de valores idênticos. No
exemplo, ambas são
positivas. Caso fossem
negativas, mudaria apenas o
sentido da orientação das
linhas de forçalinhas de força, sendo
conservados os demais
aspectos.
Acima, temos exemplo de linhas delinhas de
forçaforça para duas cargas puntiformes:cargas puntiformes:
uma positivauma positiva e outra negativa de
valores idênticos.
Acima, temos exemplo de linhas delinhas de
forçaforça para duas cargas puntiformes:cargas puntiformes:
uma positivauma positiva e outra negativa de
valores idênticos.

14.  Linha de forçaLinha de força de um campo elétricocampo elétrico é uma linha que tangencia, em cada ponto, o
vetor campo elétrico resultante,vetor campo elétrico resultante, associado ao ponto considerado.
 Quanto maior a distância até a carga,Quanto maior a distância até a carga, mais afastadas, entre si, estão as linhas, em
conformidade com o que já foi visto, isto é, o valor do campo diminui com a distânciavalor do campo diminui com a distância.
 Por convenção, as linhas de forçalinhas de força são orientadas no sentido do vetor campovetor campo.
As linhas de força são sempre perpendiculares à superfície dos corpos carregados.
A concentração de linhas de força é diretamente proporcional à intensidade do
campo elétrico.

15. Trajetória de Partículas
Cargas positivas
movimentam-se
espontaneamente
a favor do campo
Cargas negativas
movimentam-se
espontaneamente
contra o campo

16. CAMPO ELÉTRICO UNIFORMECAMPO ELÉTRICO UNIFORME
Um campo elétricocampo elétrico denomina-se uniformeuniforme em uma região do espaço se
o vetor campo elétricovetor campo elétrico é o mesmo em todos os pontos da região
(mesma direção, mesmo sentido e mesma intensidade). Nele, as linhaslinhas
de forçade força são retas paralelas igualmente orientadasretas paralelas igualmente orientadas e espaçadasespaçadas.
Pode-se demonstrar que o campo entre
duas placas planas, paralelas e de
espessura desprezível é uniformeuniforme.

17. Trajetória de Partículas

19. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

20. A FORMAÇÃO DOS RAIOSA FORMAÇÃO DOS RAIOS
Experiências realizadas com naves e
balões mostram que as nuvens de
tempestades (responsáveis pelos raiosraios)
apresentam, geralmente, cargas elétricascargas elétricas
positivas na parte superior e negativas,positivas na parte superior e negativas,
na inferiorna inferior.
As cargas positivascargas positivas estão entre 66 e 7 km7 km de
altura, enquanto que as negativasnegativas, entre 33 e 44
kmkm.
As cargas positivascargas positivas estão entre 66 e 7 km7 km de
altura, enquanto que as negativasnegativas, entre 33 e 44
kmkm.
Para que uma descarga elétrica (raio)descarga elétrica (raio) tenha
início, não há necessidade de que o campo
elétrico atinja a rigidez dielétrica do arrigidez dielétrica do ar (3
MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m são
suficientes).
Para que uma descarga elétrica (raio)descarga elétrica (raio) tenha
início, não há necessidade de que o campo
elétrico atinja a rigidez dielétrica do arrigidez dielétrica do ar (3
MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m são
suficientes).
0 fenômenofenômeno inicia-se com uma primeira etapa:
uma descarga piloto, de pouca luminosidade, na
forma de árvore invertida, da nuvem para a
Terra . Ela vai ionizando o ar.
0 fenômenofenômeno inicia-se com uma primeira etapa:
uma descarga piloto, de pouca luminosidade, na
forma de árvore invertida, da nuvem para a
Terra . Ela vai ionizando o ar.
Uma vez que a descarga piloto atinja o solo,
tem início uma segunda etapa: a descarga
principal. Ela é de grande luminosidadeluminosidade,
dirigida da Terra para a nuvem, temtem
velocidade da ordem de 30 000 km/s.velocidade da ordem de 30 000 km/s.
Uma vez que a descarga piloto atinja o solo,
tem início uma segunda etapa: a descarga
principal. Ela é de grande luminosidadeluminosidade,
dirigida da Terra para a nuvem, temtem
velocidade da ordem de 30 000 km/s.velocidade da ordem de 30 000 km/s.

21. 0 efeito luminosoefeito luminoso
do raio é
denominado
relâmpagorelâmpago e o
efeito sonoroefeito sonoro, que
resulta do forte
aquecimento do
ar originando sua
rápida expansão,
é denominado
trovãotrovão. Há raiosraios
não só entre uma
nuvem e a Terra,
mas entre nuvens
e entre as partes
de uma mesma
nuvem.

22. O trovão é uma onda sonora, provocada pelo
aquecimento do canal principal durante a
subida da Descarga de Retorno. Ele atinge
temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius
em apenas 10 microssegundos (0,00001
segundos). O ar aquecido se expande e gera
duas ondas: a primeira é uma violenta onda de
choque supersônica, com velocidade várias
vezes maior que a velocidade do som no ar e
que, nas proximidades do local da queda, é um
som inaudível para o ouvido humano; a
segunda é uma onda sonora de grande
intensidade a distâncias maiores. Esta constitui
o trovão audível.
O trovão é uma onda sonora, provocada pelo
aquecimento do canal principal durante a
subida da Descarga de Retorno. Ele atinge
temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius
em apenas 10 microssegundos (0,00001
segundos). O ar aquecido se expande e gera
duas ondas: a primeira é uma violenta onda de
choque supersônica, com velocidade várias
vezes maior que a velocidade do som no ar e
que, nas proximidades do local da queda, é um
som inaudível para o ouvido humano; a
segunda é uma onda sonora de grande
intensidade a distâncias maiores. Esta constitui
o trovão audível.

23. Lenda: Se não está chovendo, não caem raios.
Verdade: Os raios podem chegar ao solo a até 15 km de distância do local da
chuva.
Lenda: Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automóvel evitam que
uma pessoa seja atingida por um raio.
Verdade: Solas de borracha ou pneus não protegem contra os raios. No
entanto, a carroceria metálica do carro dá uma boa proteção a quem está em
seu interior, sem tocar em partes metálicas. Mesmo que um raio atinja o carro,
é sempre mais seguro dentro do que fora dele.
Lenda: As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando são atingidas por
um raio e não devem ser tocadas.
Verdade: As vítimas de raios não "dão choque" e precisam de urgente socorro
médico, especialmente, reanimação cardiorrespiratória.
Lenda: Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar.
Verdade: Não importa qual seja o local, ele pode ser atingido, repetidas
vezes, durante uma tempestade. Isso acontece até com pessoas.
Lenda: Se não está chovendo, não caem raios.
Verdade: Os raios podem chegar ao solo a até 15 km de distância do local da
chuva.
Lenda: Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automóvel evitam que
uma pessoa seja atingida por um raio.
Verdade: Solas de borracha ou pneus não protegem contra os raios. No
entanto, a carroceria metálica do carro dá uma boa proteção a quem está em
seu interior, sem tocar em partes metálicas. Mesmo que um raio atinja o carro,
é sempre mais seguro dentro do que fora dele.
Lenda: As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando são atingidas por
um raio e não devem ser tocadas.
Verdade: As vítimas de raios não "dão choque" e precisam de urgente socorro
médico, especialmente, reanimação cardiorrespiratória.
Lenda: Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar.
Verdade: Não importa qual seja o local, ele pode ser atingido, repetidas
vezes, durante uma tempestade. Isso acontece até com pessoas.

24. O PARA-RAIOSO PARA-RAIOS
 0 objetivo principal de um para-raiospara-raios é proteger uma certa região ou
edifício ou residência, ou semelhante, da ação danosa de um raioraio. Estabelece-
se, com ele, um percurso seguro da descarga principal entre a Terra e a
nuvem.
 Um para-raiospara-raios consta, essencialmente, de uma haste metálica disposta
verticalmente na parte mais alta do edifício a proteger. A extremidade
superior da haste termina em várias pontas e a inferior é ligada à terra
através de um cabo metálico, que é introduzido profundamente no terreno.
 Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do para-raiospara-raios, ela
induz neste cargas de sinal contrário. 0 campo elétrico,campo elétrico, nas vizinhanças das
pontas, torna-se tão intenso que ioniza o ar e força a descarga elétrica
através do para-raios, que proporciona, ao raio, um caminho seguro até a
terra.
 0 objetivo principal de um para-raiospara-raios é proteger uma certa região ou
edifício ou residência, ou semelhante, da ação danosa de um raioraio. Estabelece-
se, com ele, um percurso seguro da descarga principal entre a Terra e a
nuvem.
 Um para-raiospara-raios consta, essencialmente, de uma haste metálica disposta
verticalmente na parte mais alta do edifício a proteger. A extremidade
superior da haste termina em várias pontas e a inferior é ligada à terra
através de um cabo metálico, que é introduzido profundamente no terreno.
 Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do para-raiospara-raios, ela
induz neste cargas de sinal contrário. 0 campo elétrico,campo elétrico, nas vizinhanças das
pontas, torna-se tão intenso que ioniza o ar e força a descarga elétrica
através do para-raios, que proporciona, ao raio, um caminho seguro até a
terra.

25. APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICOAPLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.

26. Outra aplicação tecnológica está no vasto uso
de capacitores. Os capacitores são dispositivos
capazes de armazenar cargas elétricas. O
capacitor plano é feito por duas placas planas
paralelas com dois terminais. O fato das duas
placas serem paralelas faz com que se forme,
entre elas, um CEU (Campo Elétrico Uniforme).
Uma aplicação prática dos capacitores é o
FLASH de uma máquina fotográfica. Os
capacitores, nesse caso, acumulam energia em
campo elétrico para fazer o FLASH disparar.
Outras aplicações práticas do campo elétrico
são as foto- copiadoras, os dispositivos de
despoluição do ar e os para-raios.
Outra aplicação tecnológica está no vasto uso
de capacitores. Os capacitores são dispositivos
capazes de armazenar cargas elétricas. O
capacitor plano é feito por duas placas planas
paralelas com dois terminais. O fato das duas
placas serem paralelas faz com que se forme,
entre elas, um CEU (Campo Elétrico Uniforme).
Uma aplicação prática dos capacitores é o
FLASH de uma máquina fotográfica. Os
capacitores, nesse caso, acumulam energia em
campo elétrico para fazer o FLASH disparar.
Outras aplicações práticas do campo elétrico
são as foto- copiadoras, os dispositivos de
despoluição do ar e os para-raios.
APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICOAPLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO

27. APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICOAPLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
A observação de que o corpo elétrico humano é capaz de gerar campos elétricos
permite o desenvolvimento de uma tecnologia que poderá permitir nosso corpo de
fazer parte integrante de uma rede de informática: a Human Area Network, que,
através da tecnologia chamada de ‘’RedTacton’’, utiliza o campo elétrico formado
no corpo humano como um ‘meio’ de transmissão rápida e segura, utilizando-se de
um dispositivo transmissor/receptor RedTacton. Assim, 2 corpos e 2 computadores
poderiam trocar informações através do campo elétrico do corpo dos usuários.
A observação de que o corpo elétrico humano é capaz de gerar campos elétricos
permite o desenvolvimento de uma tecnologia que poderá permitir nosso corpo de
fazer parte integrante de uma rede de informática: a Human Area Network, que,
através da tecnologia chamada de ‘’RedTacton’’, utiliza o campo elétrico formado
no corpo humano como um ‘meio’ de transmissão rápida e segura, utilizando-se de
um dispositivo transmissor/receptor RedTacton. Assim, 2 corpos e 2 computadores
poderiam trocar informações através do campo elétrico do corpo dos usuários.

28. APLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICOAPLICAÇÕES DO CAMPO ELÉTRICO
Muitos equipamentos tecnológicos utilizam o campo elétrico na atividade
médica. Uma das mais recentes aplicações é o aparelho de ressonância
magnética, que usa campos eletromagnéticos na produção de imagens para o
diagnóstico de várias doenças. Outros tipos de equipamentos, como os de
análises sanguíneas, também fazem uso de campos elétricos e são amplamente
utilizados.
Muitos equipamentos tecnológicos utilizam o campo elétrico na atividade
médica. Uma das mais recentes aplicações é o aparelho de ressonância
magnética, que usa campos eletromagnéticos na produção de imagens para o
diagnóstico de várias doenças. Outros tipos de equipamentos, como os de
análises sanguíneas, também fazem uso de campos elétricos e são amplamente
utilizados.
Imagem:USNavy/PublicDomain.