Planejativo

Campo elétrico e Linhas de força

Carga elétrica

Força elétrica (Lei de Coulomb)

Potencial elétrico, Trabalho e Energia

Condutor esférico e Capacitância

Corrente e Potência elétrica

Leis de Ohm

Associação de Resistores

Geradores elétricos

Leis de Kirchhoff e Ponte de Wheatstone

Capacitores

Eletromagnetismo: Visão geral, Imã e Regra da mão direita

Campo magnético

Força Magnética e regra da mão esquerda

Indução Eletromagnética (Lei de Lenz)

Lei de Faraday e Variação do fluxo magnético

Gerador de corrente alternada e Transformadores

Efeito fotoelétrico

Teoria da relatividade

Física quântica

Processos de eletrização

Receptores elétricos

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

O campo elétrico é um conceito fundamental na física que descreve como uma carga elétrica influencia o espaço ao seu redor. Ou seja, se tivermos uma carga elétrica, ela criará um "campo" em volta de si que pode afetar outras cargas que entram nesse espaço. É uma maneira de visualizar como as forças elétricas atuam mesmo a distância, sem contato físico.

Para entender o campo elétrico, pense em uma pedra caindo em um lago calmo. A pedra cria ondas que se propagam para fora do ponto onde ela caiu. Se colocarmos um pequeno barco em algum lugar do lago, ele começará a balançar quando as ondas chegarem até ele, mesmo que a pedra nunca tenha tocado nele. A pedra, nesse caso, é como uma carga que cria um campo elétrico - o "lago" ao redor dela. As ondas são como as linhas de campo que saem da carga, e o barco é como uma outra carga que sente a influência do campo.

Agora, no caso do campo elétrico, a "força" que ele exerce depende de duas coisas: a quantidade de carga que está criando o campo (a pedra que cai no lago) e a distância entre essa carga e o ponto onde estamos medindo o campo (a distância entre a pedra e o barco). Quanto maior a carga, mais forte é o campo. E quanto maior a distância, mais fraco é o campo.

A importância do campo elétrico é que ele nos permite prever como as cargas vão se comportar. Se soubermos que há um campo elétrico em algum lugar, podemos prever o que vai acontecer se colocarmos uma carga lá. E isso é crucial para muitas coisas na nossa vida cotidiana, desde o funcionamento dos nossos aparelhos elétricos até a maneira como os raios se movem durante uma tempestade.

Então, o campo elétrico é uma ferramenta muito útil para entendermos e prevemos os comportamentos e fenômenos elétricos.

A fórmula para o campo elétrico (E) criado por uma carga pontual é dada por:

Vamos ver um exemplo didático para entender melhor:

Imagine que temos uma carga de 2 C (Coulomb) e queremos saber o campo elétrico a uma distância de 3 metros desta carga. Substituindo os valores na fórmula, temos:

E = (9 × 10⁹ N.m²/C² * 2 C) / (3 m)²

Ao resolver essa expressão, obtemos o valor do campo elétrico nesse ponto. Este resultado nos diz quanta força uma carga de 1 C sentiria se fosse colocada nesse ponto do campo.

Além da fórmula que envolve a carga que está gerando o campo e a distância até o ponto onde queremos calcular o campo, também temos uma fórmula alternativa para calcular o campo elétrico que é baseada na força elétrica.

Esta fórmula nos diz que o campo elétrico em um determinado ponto é igual à força elétrica que uma carga experimentaria naquele ponto, dividida pelo valor da carga. Ou seja, o campo elétrico nos dá uma medida de quanta força por unidade de carga existe em um ponto no espaço.

Por exemplo, se uma carga de 1 C sente uma força de 5 N quando colocada em um campo elétrico, podemos usar a fórmula para encontrar o campo elétrico:

Este resultado nos diz que, nesse campo elétrico, cada Coulomb de carga sentiria uma força de 5 Newtons.

 gera um vetor da força elétrica (F). Fonte: 

Primeiro, é importante saber que o campo elétrico é uma grandeza vetorial, o que significa que ele possui tanto magnitude (ou seja, tamanho) quanto direção. Quando desenhamos o campo elétrico, geralmente o representamos como um conjunto de linhas de campo com setas. Cada linha de campo aponta na direção em que a força seria exercida sobre uma carga positiva, e a densidade das linhas (quão próximas elas estão umas das outras) indica a magnitude do campo.

Diferença entre o vetor do campo elétrico (E) de uma carga positiva e negativa. Fonte: 

Agora, vamos falar sobre a direção do vetor do campo elétrico. O campo elétrico criado por uma carga positiva aponta para fora da carga, enquanto o campo elétrico criado por uma carga negativa aponta para a carga. Isso porque definimos a direção do campo elétrico com base na força que uma carga positiva de teste sentiria.

E o que acontece com a força elétrica e o campo elétrico quando colocamos uma carga em um campo elétrico? Bem, se a carga for positiva, a força elétrica e o campo elétrico estarão na mesma direção. Isso porque uma carga positiva é empurrada na direção do campo elétrico.

No entanto, se a carga for negativa, a força elétrica e o campo elétrico estarão em direções opostas. Isso ocorre porque uma carga negativa é empurrada na direção oposta ao campo elétrico.

Entre duas cargas elétricas, os vetores de campo e força elétrica podem ser congruentes ou não. Fonte: 

Assim, quando estamos desenhando ou analisando o campo elétrico, é importante lembrar sempre de considerar o sinal da carga. Isso nos ajudará a determinar a direção correta do campo e da força elétrica!

Linhas de força entre cargas com o mesmo sinal e sinais contrários. Fonte: 

As linhas de força, também conhecidas como linhas de campo, são uma maneira visual de representar o campo elétrico. Elas indicam a direção em que uma carga positiva de teste se moveria se estivesse no campo.

As linhas de força emanam de cargas positivas e entram em cargas negativas, e a densidade dessas linhas em um ponto específico (quão próximas estão umas das outras) indica a intensidade do campo elétrico nesse ponto. Quanto mais densas as linhas, mais forte é o campo elétrico.

Um dipolo elétrico é um par de cargas elétricas iguais, mas de sinais opostos, separadas por uma distância. Pense em um dipolo como uma bateria ou um ímã: tem um lado positivo e um lado negativo.

Em um dipolo, as linhas de força do campo elétrico começam na carga positiva e terminam na carga negativa. O campo elétrico é mais forte perto das cargas e fica mais fraco à medida que nos afastamos do dipolo.

Um breve mapa mental sobre alguns conceitos do campo elétrico uniforme. Fonte na própria imagem.

Um campo elétrico uniforme é um campo onde a força elétrica é a mesma em todos os pontos. Isso significa que a magnitude (o tamanho) e a direção do campo elétrico não mudam, não importa onde você esteja no campo.

Visualmente, isso é representado por linhas de campo paralelas igualmente espaçadas. Um exemplo comum de um campo elétrico uniforme seria o campo entre duas placas de metal carregadas, uma positiva e outra negativa.

d) Campo elétrico gerado por várias cargas

Podemos calcular o campo elétrico gerado por várias cargas puntiformes usando o Princípio da Superposição, que estabelece que o campo elétrico total em um ponto é a soma vetorial dos campos elétricos individuais produzidos por cada carga. Para mais sobre este princípio, veja a aula de Força Elétrica!