Conversor de Campo elétrico

O que é Campo Elétrico?

Por definição, campo elétrico é um campo de força gerado por um corpo isolado no qual esse mesmo objeto pode interagir com outras cargas dentro desse mesmo campo gerado. Quando uma outra carga entra dentro deste campo, ela sofre uma força vetorial (força elétrica) em direção a carga geradora do campo. A intensidade da força vai depender da distância entre as cargas e da quantidade de cargas presente em cada uma, ou seja, quanto maior a quantidade de cargas em um corpo maior é a intensidade do campo elétrico gerado.

A força elétrica é uma força de campo, portanto não necessita de contato direto entre as cargas para se manifestar, apenas a presença de um campo elétrico. Como é uma força vetorial possui módulo, direção e sentido, dependendo dos objetos envolvidos no campo elétrico.

O sentido da força vai depender da polarização das cargas, seguindo a regra básica: cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem. As cargas isoladas também geram campo elétrico. As cargas positivas geram o campo na direção externa da carga puntiforme (saí da carga ) enquanto a carga negativa geram o campo na direção interna da carga (entra na carga).

Quando as cargas puntiformes estão próximas, há uma interação entre elas e seus respectivos campos elétricos. Caso as cargas sejam de cargas opostas, o campo elétrico resultante da interação caminha da carga positiva para a carga negativa, onde a força elétrica gerada possui a mesma direção. Quando as cargas possuem a mesma polaridade, ou seja, ambas são negativas ou ambas são positivas, no centro da interação não há a presença de campo elétrico.

Campo elétrico é uma grandeza geralmente utilizado em estudos e aplicações relacionados a eletrostática e eletromagnetismo. Essa grandeza é extremamente necessária quando estamos fazendo análise de forças em cargas elétricas, pois facilita muito em determinadas situações em que se tem uma carga principal e outras cargas interagindo com ela.

A aplicação mais utilizada é na criação de componentes elétricos que relacionam as propriedades dos campos elétricos, como capacitores, transformadores ou motores.

A título de curiosidade histórica, o campo elétrico não foi uma grandeza muito bem aceita de imediato. No século XVIII quando começaram a ser estabelecidos os conceitos de física clássica, muitos cientistas e estudiosos da época não achavam ser possível que dois corpos pudessem exercer uma força um sobre o outro sem que houvesse um outro corpo físico entre eles, o próprio Isaac Newton foi um grande propagador dessa ideia. Porem durante o século XIX com os estudos relacionados a eletricidade avançando, muitos novos conceitos e descobertas começaram a ser criados e teorias antigas começaram a ser contestadas. Nessa época surgiram os conceitos de linhas de força e campos de força, nos quais foram desenvolvidos por diversos cientistas da época. Faraday e Maxwell se destacaram bastante nos estudos eletromagnéticos envolvendo campos de força. E em 1873 Maxwell apresenta a definição mais completa de campo elétrico na qual é usada até os dias de hoje.

Como calcular o campo elétrico?

Para calcular o campo elétrico de uma carga pontual no vácuo, basta usar a seguinte formula:

$$ E = \frac{k_0.Q}{d^2} $$

Onde:

• E = Campo Elétrico (N/C) ou ( V/m)
• Q = Carga do objeto gerador do campo em C ou V
• d = Distância do ponto analisado ate a geradora em metros (m)
• k₀ = Constante eletrostática do vácuo (8,99.109 N.m²/C²)

Qual é a relação entre a Força Elétrica e o Campo Elétrico?

$$ E = \frac{F}{q} $$

Onde:

• E = Campo Elétrico (N/C) ou ( V/m)
• F = Força Elétrica (N)
• q = Carga Elétrica (C)

A unidade de campo elétrico em SI é o Newton por Coulomb (N/C), na qual relaciona a razão entre a força elétrica e a carga elétrica de um ponto. Outra unidade comum para campo elétrico é o Volts por metro (V/m) na qual relaciona a diferença de potencial gerado por um plano entre outro em razão a uma distância de um metro. Essa unidade geralmente e usada em projetos de capacitores, por ele ter duas placas eletricamente carregadas, entre elas há um campo elétrico no qual também é usado para definir o valor do capacitor.

Como converter as unidades de campo elétrico?

O método pode ser usado em qualquer tipo de unidades dentro e fora do Sistema Internacional e o processo é aplicar uma regra de três com os fatores da tabela de comprimento abaixo.

Exemplos de conversão de unidades de Campo Elétrico

Quantos newtons por centímetros equivalem 10 N/C ?

O primeiro passo é separar o fator de conversão entre as unidades:

$$ 1 \text{ N/C} \rightarrow 0,01 \text{ V/cm} $$

O segundo passo é realizar a regra de três:

$$ \begin{matrix} 1\text{ N/C} & \rightarrow & 0,01\text{ V/cm} \\ 10\text{ N/C} & \rightarrow & x \end{matrix}  $$

$$ 1\ .\ x = 10\ .\ 0,01 $$

$$ x = 0,1 \text{ V/cm} $$

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