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By Lucien Silvano Alhanati

Física

Eletricidade ELE

Campo e Potencial elétrico ELE09

Campo uniforme ELE0903

LEGENDA:
representação do
vetor x -- x (em negrito) 
 representação do
módulo do vetor x -- x (normal)

 O que se entende por campo elétrico uniforme? ELE090301

É o campo elétrico onde o vetor intensidade de campo é constante

E = constante

Qual é o aspecto das linhas de força e das superfícies equipotenciais de um campo uniforme? ELE090302

Sendo o vetor E constante a sua direção e sentido é constante e conseqüentemente as linhas de força serão retas paralelas e eqüidistantes. Como as superfícies equipotenciais são ortogonais às linhas de força elas serão planos paralelos.
O campo elétrico será representado como mostra a figura.

Como é gerado um campo elétrico uniforme? ELE090303

Consideremos uma película plana ilimitada de cargas uniformente distribuídas. Como a película é ilimitada, qualquer reta perpendicular à película é um eixo de simetria e conseqüentemente o vetor intensidade de campo será sempre perpendicular à película, como mostra a figura.

As linhas de força deste campo são portanto retas perpendiculares à película e as superfícies eqüipotenciais são planos paralelos à película, significando que o campo é uniforme.

O que é densidade elétrica superficial? ELE090304

Consideremos numa distribuição de cargas sobre uma superfície uma carga infinitesimal (muito pequena) dQ existente numa superfície de área infinitesimal (muito pequena) dS.
Chamamos de densidade elétrica superficial, e representamos por s à razão entre a carga dQ e a área dS

s = dQ / dS

A densidade elétrica superficial representa a carga existente por unidade de área, isto é, a concentração da carga distribuída na superfície.

Como materializar a distribuição das cargas geradoras de um campo elétrico uniforme? ELE090305

Sabemos que não existem superfícies ilimitadas na prática.
Consideremos uma placa plana, limitada, e um observador a uma distância da placa muito pequena em comparação com as suas dimensões e distante das suas bordas. Para este observador a placa se comporta como uma placa de grandes dimensões e portanto ilimitada.
É importante observar que a medida que o observador se afasta da placa ela aparentemente diminui de dimensões tendendo a um ponto.
Exemplificando poderíamos dizer que para um observador a alguns poucos metros de altitude a superfície de um mar calmo pareceria uma superfície plana ilimitada. Quando este observador aumenta a sua altitude para alguns quilômetros a superfície assume o aspecto de uma calota esférica limitada que diminui de tamanho durante o afastamento do observador. O afastamento ilimitado do observador acarreta uma redução aparente ilimitada da superfície que tende a um ponto.

Uma distribuição plana uniforme de cargas irá gerar um campo uniforme numa região próxima às cargas e afastada das bordas.

 

Características do vetor intensidade de campo elétrico num campo elétrico uniforme? ELE090306

Direção e sentido:
o vetor intensidade de campo elétrico tem a direção e o sentido das linhas de força.

Módulo:
pode ser avaliado de duas maneiras, em função das cargas geradoras e em função da ddp.
Função das cargas geradoras.
Sabemos que o módulo do vetor intensidade do campo elétrico gerado por uma carga puntiforme é proporcional à carga. Uma distribuição de cargas poderá ser sempre considerada como um conjunto de cargas puntiformes, logo, o módulo do vetor intensidade de campo será sempre proporcional às cargas geradoras. 
A figura nos mostra a título de exemplo, duas superfícies planas de mesma área S com cargas uniformemente distribuídas Q e 2Q . Os vetores intensidade de campo terão módulos E e 2E respectivamente.

Função da ddp.
O módulo do vetor é razão entre a ddp U entre duas superfícies equipotenciais e a distância d entre elas. 

Qual é o gráfico do módulo do vetor intensidade de campo ao longo de uma linha de força de um campo gerado por uma película plana de cargas? ELE090307

No campo uniforme o vetor E tem módulo constante.
Os gráficos assumem o aspecto das figuras.
Com cargas geradoras positivas.

Com cargas geradoras negativas.

Qual é o gráfico do potencial elétrico ao longo de uma linha de força de um campo gerado por uma película plana de cargas? ELE090308

No campo uniforme o vetor E tem módulo constante e a ddd U é proporcional à distância. U = E.d
Quando nos deslocamos sobre uma LF no sentido da linha o potencial diminui linearmente
Os gráficos assumem o aspecto das figuras.
Com cargas geradoras positivas.

Com cargas geradoras negativas.

Qual é o gráfico do módulo do vetor intensidade de campo ao longo de uma linha de força de um campo gerado por duas películas planas de cargas? ELE090309

Consideremos duas películas planas de cargas positivas com a mesma densidade elétrica superficial e paralelas.

Consideremos duas películas planas de cargas negativas com a mesma densidade elétrica superficial e paralelas.

Consideremos duas películas planas de cargas uma positiva e a outra negativa com o mesmo módulo de densidade elétrica superficial e paralelas.

Qual é o gráfico do potencial elétrico ao longo de uma linha de força de um campo gerado por duas películas planas de cargas? ELE090310

Sabemos que no campo elétrico uniforme como E = constante quando caminhamos sobre uma LF no sentido da linha o potencial diminui linearmente.
Como o vetor E representa a taxa de variação do potencial elétrico, quando E=0 a variação do potencial é zero, isto é, o potencial é constante.

Consideremos duas películas planas de cargas positivas com a mesma densidade elétrica superficial e paralelas.

Consideremos duas películas planas de cargas negativas com a mesma densidade elétrica superficial e paralelas.

Consideremos duas películas planas de cargas uma positiva e a outra negativa com o mesmo módulo de densidade elétrica superficial e paralelas.

Como se desloca uma carga elétrica abandonada no interior de um campo elétrico uniforme?ELE090311

Como o campo elétrico é uniforme a força que atua sobre a carga é constante, tem a direção e o sentido da LF. A aceleração será constante e na mesma orientação da força. 
Conseqüentemente o movimento da carga será retilíneo na direção das linhas de força e uniformemente acelerado.

Ë importante observar que as cargas positivas se deslocarão no sentido das LF e as negativas no sentido contrário.

Como se desloca uma carga elétrica lançada com uma velocidade na direção das linhas de força.? ELE090312

O movimento da carga será retilíneo na direção das linhas de força e uniformemente variado.  
O movimento será acelerado quando a velocidade e a aceleração forem de mesmo sentido e retardado em caso contrário.

Como se desloca uma carga elétrica lançada com uma velocidade ortogonal às linhas de força ? ELE090313

O movimento da carga será do mesmo tipo do movimento dos projéteis estudado em mecânica descrevendo a carga uma trajetória parabólica, como mostra a figura. 
A força elétrica F constante exerce a mesma função mecânica que a força peso.

Como se desloca uma carga elétrica lançada com uma velocidade inclinada em relação às linhas de força ? ELE090314

O movimento da carga será do mesmo tipo do movimento dos projéteis estudado em mecânica descrevendo a carga uma trajetória parabólica, como mostra a figura.
A força elétrica F constante exerce a mesma função mecânica que a força peso.


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