Direção do campo elétrico

RKA8JV - Neste vídeo, vamos achar a direção e o sentido do vetor campo elétrico, criado por uma carga elétrica, e encontrar a direção e sentido da força exercida sobre uma carga de prova. Quando duas cargas elétricas estão próximas uma da outra, vamos chamar essa de "Q", "q" é a carga que está formando campo, esta carga é maior do que esta carga que vamos chamar de prova. Vai haver uma força de repulsão entre elas. Como é que esta carga sabe que existe essa força de repulsão? Ela se comunica com esta primeira carga, que é a formadora do campo elétrico. Esta também tem um campo elétrico bem menor, já que ela é uma carga bem menor. Esta região, excluindo esta carga elétrica, está influenciada pelo campo elétrico originada desta carga maior. Nós sabemos que esta força é dada pela lei de Coulomb, onde é KQ da carga formadora do campo elétrico, a carga maior, a carga menor (q), que não estamos considerando o campo elétrico que ela possui, sobre r². Se dividirmos pela carga de prova, esta carga "q", nós vamos ter F/q, que vai ser "K", "Q" da carga geradora do campo elétrico, sobre r². Isso nós chamamos de vetor campo elétrico, portanto, tem orientação, sentido e direção. Se esta carga for colocada aqui, a força que vai ser exercida sobre ela vai ser nesta direção e neste sentido. Se esta carga for colocada aqui dessa forma, vai aparecer uma força nesta direção e neste sentido, e se ela for colocada aqui, vai aparecer uma força e direção neste sentido. É proporcional ao campo, pois, se colocarmos o "q" para cá multiplicando, nós vamos ter que "F = E⋅q". Portanto, assim é que fica configurada as linhas de força de um campo elétrico de uma carga positiva, pois convencionamos que a carga de prova é positiva, portanto, colocando uma carga de prova positiva aqui, vamos ter uma força elétrica de repulsão entre elas, que vai ser na mesma direção e no mesmo sentido do campo elétrico. Se colocarmos uma carga negativa aqui, o que vai acontecer é atração, portanto, vai ter uma força de atração que é contrária à orientação do campo elétrico. Uma carga elétrica negativa vai de encontro à orientação do vetor campo elétrico. Nós temos uma força elétrica de atração, e como determinamos que a carga de prova é uma carga positiva, nós vamos ter o vetor campo elétrico e o vetor força com a mesma direção se a carga for positiva, e vamos ter o vetor campo elétrico e a força elétrica contrária se a carga for negativa. Então, vemos, nesta figura, temos uma carga negativa. Se colocarmos a carga de prova positiva, força vai ser nesta e direção neste sentido. Como é que fica o vetor campo elétrico? Nós temos que, o vetor campo elétrico vai ser igual à força elétrica sobre a carga. Neste caso, a força da carga positiva em direção à carga negativa, então, o vetor campo elétrico é nesta direção, ou seja, nós temos que o vetor campo elétrico vai estar na mesma direção da força elétrica quando a carga de prova for positiva. É assim que fica configurado o vetor campo elétrico quando a carga é negativa, ou seja, quando a carga é negativa, o vetor campo elétrico aponta para a carga. Como temos que o vetor campo elétrico é KQ/r², à medida que você vai se afastando da carga, a força elétrica exercida sobre a carga pontual colocada aqui, vai também diminuindo, ou seja, quanto mais próximo essa carga pontual estiver da carga geradora do campo elétrico, maior vai ser essa força. Novamente, nós vemos que, se a carga elétrica for positiva, ela está na mesma orientação do vetor campo elétrico. Se a carga for negativa, ela sofre uma repulsão, portanto, a força elétrica que vai agir sobre essa carga negativa vai ser contrária ao vetor campo elétrico. Então, vendo nossas duas considerações para achar a direção do vetor campo elétrico, o vetor campo elétrico, se a carga for positiva, ela é radial orientada para fora, e se a carga for negativa ela é radial orientada para dentro. E a força sobre a carga de prova é a favor do campo elétrico se a carga for positiva, e contra o campo elétrico se a carga for negativa. O campo elétrico é sempre de forma radial? Não, nem sempre é radial. Nós podemos criar um campo elétrico uniforme. Por exemplo, se tivermos uma placa aqui positiva e tivermos uma placa aqui negativa, nós temos que, ao colocar uma carga positiva, qual vai ser a orientação da força? Ora, o campo elétrico está para a direita, então, a força elétrica sobre uma carga positiva vai ser para a direita. É de se esperar, já que nós temos o vetor campo elétrico saindo da parte positiva e indo para a parte negativa. Se colocarmos uma carga negativa, qual vai ser a orientação da força? A força elétrica vai ser contrária ao vetor campo elétrico. Também há de se esperar, pois se temos uma placa positiva deste lado e uma negativa desse lado, esta placa positiva vai atrair a carga negativa. Nós temos um exemplo onde é dito que existe uma força elétrica agindo nesta carga negativa de forma orientada para baixo. A pergunta é: qual a orientação do vetor campo elétrico? Ora, o vetor campo elétrico, como a carga é negativa, o vetor campo elétrico é contrário à orientação da força elétrica, ou seja, o vetor campo elétrico é a força elétrica sobre a carga pontual quando essa carga é positiva, e esses dois vetores têm a mesma direção e sentido, significa que, se a carga for negativa, ela é no sentido contrário. Este vetor campo elétrico é provocado, provavelmente, por cargas elétricas positivas que estão aqui embaixo, ou negativas que estão aqui em cima. Então, faz todo sentido, uma vez que nós temos uma carga negativa, ela vai ter a direção e o sentido apontando para as cargas positivas, enquanto que o vetor campo elétrico vai sair das cargas positivas e indo para as cargas negativas. Portanto, em resumo, nós temos que o vetor campo elétrico é a força elétrica sobre a carga de prova, e essa carga de prova é, por convenção, positiva. Por ser positiva, quando a carga geradora do campo elétrico for positiva, ele é radialmente para fora, uma vez que a carga é positiva e a carga positiva repele a carga positiva, então, o campo elétrico fica com a mesma orientação da força elétrica. E a outra forma é quando o campo é gerado por uma carga negativa, o vetor campo elétrico é orientado radialmente para esta carga negativa, uma vez que a carga de prova é positiva, portanto, ele vai se orientar também com a mesma direção e sentido do vetor campo elétrico. Se o vetor campo elétrico é para a direita, a força que age sobre uma carga elétrica a positiva vai ser para a direita, sobre uma carga negativa vai ser para a esquerda. Se o campo elétrico por para a esquerda, a força sobre uma carga positiva será para a esquerda, e sobre uma carga negativa será para a direita. A força sobre a carga de prova é a favor do campo elétrico, se a carga for positiva, e contra o campo elétrico se a carga for negativa.