Linhas de Força

O conceito de linhas de força foi introduzido pelo físico inglês M. Faraday, no século passado, com a finalidade de representar o campo elétrico através de diagramas.

Para que possamos compreender esta concepção de Faraday, suponhamos uma carga puntual positiva Q criando um campo elétrico no espaço em torno dela.

Como sabemos, em cada ponto deste espaço temos um vetor , cujo módulo diminui à medida que nos afastamos da carga. Na figura abiaxoestão representados estes vetores em alguns pontos em torno de Q.

Consideremos os vetores 1 , 2 , 3 etc., que tem a mesma direção, e tracemos uma linha passando por estes vetores e orientada no mesmo sentido deles, como mostra a fig. 08-b. Esta linha é, então é tangente a cada um dos vetores 1 , 2 , 3 etc. Uma linha como esta é denominada linha de força do campo elétrico.

De maneira semelhante, podemos traçar várias outras linhas de força do campo elétrico criado pela carga Q, como foi feito na figura abaixo. Esta figura nos fornece uma representação do campo elétrico da maneira proposta por Faraday.

Se a carga criadora do campo for uma carga pontual negativa, sabemos que o vetor , em cada ponto do espaço, estará dirigido para esta carga, como mostra a figura abaixo. Podemos, então, traçar, também neste caso, as linhas de força que representarão este campo elétrico.

Observe, na figura abaixo, que a configuração destas linhas de força é idêntica àquela que representa o campo elétrico da carga positiva, diferindo apenas no sentido de orientação das linhas de força: no campo da carga positiva as linhas divergem a partir da carga e no campo de uma carga negativa as linhas convergem para a carga.

Campo elétrico uniforme

Consideremos duas placas planas, paralelas, separadas por uma distância pequena em relação às dimensões destas placas. Suponhamos que elas estejam uniformemente eletrizadas com cargas de mesmo módulo e de sinais contrários, como mostra a figura abaixo

Se colocarmos uma carga de prova positiva q em um ponto P1 situado entre as placas (figura acima), esta carga ficará sujeita à ação de uma força , devido ao campo elétrico criado pelas placas no espaço entre elas. A força é perpendicular às placas e está orientada, como você poderia prever, da placa positiva para a negativa.

Deslocando-se a carga de prova q para outro ponto qualquer entre as placas, verifica-se que irá atuar sobre q uma força F de mesmo módulo, mesma direção e mesmo sentido que aquela que atuava quando q se encontrava em P1.

Concluímos, então, que o campo elétrico existente entre as placas tem, em qualquer ponto, o mesmo módulo, a mesma direção e o mesmo sentido. Um campo como este é denominado campo elétrico uniforme e pode ser representado por um vetor , como aquele indicado no ponto P da figura acima.

Na figura abaixo estão traçadas as linhas de força do campo existente entre as duas placas. Observe que estas linhas são paralelas (a direção de não varia) e igualmente espaçadas (o módulo de é constante), indicando que o campo elétrico nesta região, é uniforme.

Deve-se notar, entretanto, que estas considerações são válidas para pontos não muito próximos das extremidades das placas. De fato, como mostra a figura abaixo, nestas extremidades as linhas de força são curvas, indicando que aí o campo deixa de ser uniforme.

Fonte: educar.sc.usp.br