Q6 Descreva o princípio da superposição linear aplicada ao campo elétrico devido a uma distribuição de carga elétrica.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente descrever o princípio da superposição linear aplicado ao campo elétrico gerado por uma distribuição de carga elétrica. Ou seja, vamos entender como calcular o campo elétrico quando temos várias cargas juntas, usando as regras de superposição.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o campo elétrico. O campo elétrico
é uma região ao redor de uma carga elétrica onde outra carga sente uma força. Ele é calculado pela fórmula:
onde
é a força e
é a carga de teste.
Passo 3
Agora, o princípio da superposição linear basicamente diz que, se tivermos várias cargas elétricas, o campo elétrico total em um ponto é a soma vetorial dos campos elétricos individuais produzidos por cada carga. Em outras palavras:
Passo 4
Quando lidamos com uma distribuição de carga elétrica, que pode ser contínua (como um fio, uma superfície ou um volume com carga), usamos cálculo para somar infinitesimalmente os campos de cada pedacinho de carga. A expressão geral fica assim:
Aqui,
é um elemento de carga,
é a distância até o ponto onde queremos calcular o campo, e
é o vetor unitário na direção de
.
Passo 5
Aplicando o princípio da superposição, cada elemento
da distribuição contribui com seu próprio campo
. A soma de todos esses campos nos dá o campo elétrico total
. Isso significa que a superposição permite calcular campos complexos decompondo-os em partes mais simples e somando os efeitos individuais.
Resposta
O princípio da superposição linear aplicado ao campo elétrico indica que o campo total gerado por uma distribuição de cargas é a soma vetorial dos campos produzidos por cada carga individualmente. Assim, para calcular o campo elétrico em um ponto devido a várias cargas ou a uma distribuição contínua de carga, somamos todos os campos resultantes de cada elemento de carga, respeitando direções e magnitudes, para obter o campo elétrico total no local considerado.