Teoria

Fala aí! Tudo tranquilo? Hoje nós vamos falar sobre campo elétrico uniforme. Sem muito segredo: um campo elétrico uniforme é aquele que tem direção, sentido e intensidade que não variam com a distância.

Não tem muita novidade aqui em relação a campo elétrico em geral, então se você caiu aqui de paraquedas 🪂 ou só tá precisando dar uma recapitulada nessa parte, dá só uma olhada no nosso conteúdo sobre campo elétrico gerado por uma carga pontual e depois volta aqui pra darmos sequência, beleza?

Não deixa de conferir também 👇😉:

Fórmula do Campo Elétrico Uniforme

Aqui não tem nenhum conceito novo muito complicado ou outra fórmula maluca pra você decorar, a única “fórmula do campo elétrico uniforme” que vamos usar aqui é aquela mesma fórmula que usamos para qualquer outro campo elétrico comum:

Com:

E Intensidade do campo elétrico (N/C).

K Constante eletrostática ( no vácuo).

|Q| Módulo da carga Q (C).

d Distância até a carga geradora.

Vetor unitário na direção da carga até o ponto medido.

O que é um Campo Elétrico Uniforme?

Um corpo de carga positiva gera um campo divergente, certo? Então, vamos desenhar linhas de força se afastando da placa. Dá só uma olhada:

Campo elétrico divergente gerado por cargas positivas.
Campo elétrico divergente gerado por cargas positivas.

Beleza, essas setinhas que desenhei ali são as famosas linhas de força, que indicam a direção e o sentido do campo elétrico gerado pela barrinha. Reparou como elas se tornam mais afastadas umas das outras conforme se distanciam da barra? Isso ocorre porque o campo elétrico fica mais fraco nessas distâncias maiores. Quer dizer que, neste caso, o tal do campo elétrico depende, sim, da distância.

Agora, vamos pegar essa mesma figura aí em cima e focar só nesse pedacinho aqui:

Área selecionada dentro do campo elétrico divergente.
Área selecionada dentro do campo elétrico divergente.

Percebe como as linhas parecem ser paralelas? Por conta disso, podemos considerar a ideia de que o campo elétrico tem o mesmo valor em qualquer ponto do espaço dentro dessa região. Isso é um exemplo de campo elétrico uniforme, percebeu como ele é constante em módulo, direção e sentido?

Campo Elétrico Entre Placas Paralelas

Beleza, mas quando é que isso vai ser relevante pra mim? Olha só, vamos imaginar duas placas eletrizadas posicionadas uma ao lado da outra. Mais ou menos assim:

Duas placas com cargas opostas posicionadas paralelamente.
Duas placas com cargas opostas posicionadas paralelamente.

Consegue imaginar como vai ficar o campo elétrico do lado de cada placa? Pra visualizar melhor, vamos desenhar o campo de aproximação (as setinhas azuis, apontando para dentro da barra negativa) gerado pela placa carregada negativamente e o de afastamento (as setinhas vermelhas) gerado pela placa positiva. Se liga:

Vetores campo elétrico gerado por cada uma das placas.
Vetores campo elétrico gerado por cada uma das placas.

Agora, vamos considerar estas placas posicionadas bem próximas uma da outra (dentro daquela região que vimos logo acima). Com isso, podemos dizer que, naquelas regiões em que temos setinhas apontando para lados opostos, uma irá anular a outra e o campo resultante será nulo.
E na região ali entre as duas placas? O campo elétrico resultante ali nessa região aponta no sentido da placa positiva para a negativa, já que as duas setinhas estão apontando para o mesmo lado, sacou?

E aí é só desenharmos linhas de força saindo da placa positiva e entrando na negativa:

Linhas de força para o campo elétrico na região entre as placas paralelas.
Linhas de força para o campo elétrico na região entre as placas paralelas.

Exercícios de Campo Elétrico Uniforme

A grande maioria de questões desse tópico vai pedir pra você analisar o movimento de partículas dentro desse campo elétrico uniforme. Se liga só nesse exemplo:

Uma partícula de massa m e carga positiva q está inicialmente a uma velocidade igual a direcionada para a direita. Esta carga está sob ação de um campo elétrico uniforme que aponta para cima. Determine as equações de movimento para esta partícula.

E ainda nos foi informado que a carga faz a seguinte trajetória:

Trajetória da carga dentro do campo elétrico uniforme.
Trajetória da carga dentro do campo elétrico uniforme.

Beleza, é sempre bom começarmos esse tipo de exercício desenhando um diagrama de corpo livre. Pra essa carga aí, vamos desenhar a velocidade inicial apontando para a direita, o peso apontando para baixo e a força elétrica apontando para cima, na mesma direção do campo elétrico.

Diagrama de corpo livre para a carga.
Diagrama de corpo livre para a carga.

Com isso, podemos usar a Segunda Lei de Newton para escrever a força resultante para a carga:

Então, a carga acelera para cima com aceleração igual a:

No eixo , não terá nenhuma aceleração, então a partícula segue em movimento uniforme. Enquanto, no eixo , a partícula segue em movimento uniformemente acelerado, com velocidade inicial igual a zero.

Portanto, as equações de movimento para este exemplo são:

Com essas equações, podemos resolver diversos problemas relacionados a esse caso. Por exemplo, questões que peçam para você calcular a distância que uma partícula percorre até se chocar com uma das placas, ou quanto tempo leva para que isso aconteça.

Tranquilinho? Então bora praticar mais exercícios e ficar craques no assunto 🥳

O que é um Campo Elétrico Uniforme?

Campo Elétrico Entre Placas Paralelas

Exercícios de Campo Elétrico Uniforme

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