O que é campo elétrico?

Campo elétrico é definido como a força elétrica por unidade de carga. A direção do campo elétrico define a direção da força elétrica que surge entre duas cargas. Além disso, o campo elétrico é radial e pode apontar tanto para dentro quanto para fora da carga, para as cargas de sinal negativo e positivo, respectivamente. Costumamos chamar as cargas elétricas positivas de fontes de campo elétrico e as cargas elétricas negativas de sumidouros.

Toda carga elétrica é capaz de influenciar o meio ao redor através do seu campo elétrico. Quando uma carga elétrica é colocada em uma região próxima de outra carga, seus campos elétricos se somam vetorialmente. Você pode conferir as regras da soma vetorial acessando o link: Operações com vetores. Se quiser saber mais sobre o cálculo do campo elétrico gerado por mais de uma carga, acesse: Campo elétrico gerado por várias cargas.

Leia também: A balança de torção de Coulomb

Tópicos deste artigo

• 1 - Fórmulas do campo elétrico
• 2 -
• 3 - Unidades de medida do campo elétrico
• 4 - Relação entre campo elétrico e tensão elétrica (ou diferença de potencial)
• 5 - Linhas de força

Fórmulas do campo elétrico

Podemos calcular o campo elétrico produzido no vácuo por uma carga pontual com a seguinte equação:
 

Na equação acima, k₀ é a constante eletrostática do vácuo (k₀ = 8,99.10⁹ N.m²/C²), Q é a carga geradora de campo elétrico, em Coulomb, e d é a distância do ponto em que se observa o campo elétrico até a carga elétrica.

O campo elétrico também pode ser escrito em termos da força elétrica sobre o módulo da carga de prova:
 

Confira também: Lei de Coulomb

Em cada ponto do espaço ao seu redor, as cargas produzem diferentes módulos, direções e sentidos de campo elétrico. Observe a figura a seguir, que ilustra o campo elétrico em alguns pontos em torno de cargas elétricas positivas e negativas:
 

Unidades de medida do campo elétrico

No Sistema Internacional de Unidades, o campo elétrico pode ser medido tanto em Newton por Coulomb (N/C) quanto em Volt por metro (V/m), sendo elas unidades compatíveis.

Relação entre campo elétrico e tensão elétrica (ou diferença de potencial)

Quanto mais próximos estivermos de uma fonte de campo elétrico (carga positiva), maior será o potencial elétrico na região. De forma similar, quanto mais próximos estivermos das cargas negativas (sumidouros de campo elétrico), menor será o potencial elétrico.

A projeção paralela do campo elétrico na reta que liga dois pontos nos fornece a diferença de potencial entre esses dois pontos. Observe:

Nessa figura, temos um campo elétrico E e dois pontos espaçados de uma distância d. A diferença de potencial U, em Volts, entre esses dois pontos é dada por:
 

Veja também: Potencial elétrico

Na equação acima, E é o modulo do campo elétrico, U é a diferença de potencial entre os pontos da figura e d é a distância entre eles.

Caso uma carga elétrica se mova na direção das linhas azul e vermelha, ela estará sempre no mesmo potencial elétrico, pois o campo elétrico tem a mesma intensidade em todos os pontos localizados acima dessas linhas, recebendo o nome de superfície equipotencial.

Leia também: Tensão elétrica

Linhas de força

Para visualizar o campo elétrico, utiliza-se um artifício denominado linhas de força. As linhas de força são uma construção geométrica que permite entender a direção e o sentido do campo elétrico mais facilmente. Elas são construídas de forma que o campo elétrico é sempre tangente às linhas.

As linhas de força do campo elétrico de duas cargas de sinais iguais estão representadas no esquema abaixo:

As linhas de força do campo elétrico produzidas por duas cargas de sinais diferentes estão esquematizadas a seguir: