Resumo de fisica: Campo elétrico em condutores

Campo elétrico em condutores - Ponto Abáxico

CAMPO ELÉTRICO GERADO POR CARGAS PUNTIFORMES: ABAXIA E CAMPO ELÉTRICO RESULTANTE NULO:
Quando temos várias partículas, e o caso mais clássico são duas, gerando campo elétrico pode ser que a resultante vetorial seja nula, o que chamamos de ponto abáxico.

O ponto com campo elétrico resultante nulo sempre deve estar na região possível (isto é, a região onde são possíveis dois vetores opostos) e sempre perto da menor carga em módulo, para que os efeitos da carga e da distância se compensem e possam permitir que o campo resultante seja nulo.

Para cargas geradoras de mesmo sinal, o ponto abáxico sempre se encontra na região entre as cargas; para cargas geradoras de sinal oposto, o ponto abáxico sempre se encontra nas regiões externas em relação ao par de cargas, sempre na região possível, mas perto da menor carga em módulo.

Para resolver analiticamente, basta igualar os módulos dos campos elétricos opostos e tirar raiz dos dois lados, para simplificar; vejamos literalmente no exemplo abaixo, onde queremos a razão entre $d_1/d_2$ :

Questão 279 - Vestibulando

$E_1=E_2$ logo: $\frac{K\cdot(4\cdot q)}{d^2_1}=\frac{K\cdot(q)}{d_2^2}$ o que dá: $\frac{4}{d^2_1}=\frac{1}{d_2^2}$ e tirando a raiz dos dois lados para simplificar temos: $\frac{2}{d_1}=\frac{1}{d_2}$ logo, finalmente: $d_1=2\cdot d_2$ .

Campo elétrico em condutores - Condutor em Equilíbrio Eletrostático

CONDUTORES EM EQUILÍBRIO ELETROSTÁTICO OU GAIOLA DE FARADAY OU BLINDAGEM ELETROSTÁTICA:
Quando um corpo condutor (por exemplo uma esfera para simplificar processo) recebe ou perde elétrons por contato, atrito ou indução, tornando-se um corpo eletrizado, onde as cargas ficam sempre na casca externa.
Isto é, CEE, condutores em equilíbrio eletrostático, ocorre quando eletrizamos um corpo condutor e depois afastamos o indutor. Com o afastamento do indutor, as cargas, sempre de mesmo sinal, vão se repelir, buscando o máximo afastamento umas das outras, isto é, na superfície externa.
Isso é muito interessante pois gera, dentro do condutor, uma região que não possui carga elétrica alguma, ou seja, o campo elétrico é nulo, o potencial é NÃO NULO mas constante e a ddp ou tensão são nulas também, para qualquer ponto do corpo. Podemos dizer que todo CEE é uma grande superfície equipotencial, vejamos:

Assim tudo se passa como se o interior do corpo fosse ‘imune’ à eletricidade. Por isso é difícil usar celular em elevador, por isso todos os equipamentos eletrônicos têm suas unidades principais sempre dentro de caixas de metal, para causar isolamento eletrostático. Para uma esfera, o gráfico de potencial por distância a partir do centro é dado abaixo, e uma tabela de caracterísitica para comparação e validação dos conceitos comentados:

7. Potencial eletrostático TabelaDescrição gerada automaticamente

Campo elétrico em condutores - Campo Elétrico Uniforme

CAMPO ELÉTRICO UNIFORME:
forças e campos elétricos vetorialmente constantes em todos os pontos do espaço para uma determinada carga móvel constante q.

A experiência de Robert Millikan que lançou gotas de óleo eletrizadas em um CEU criado em um capacitor, e estudou as gotas que ficaram em equilíbrio, conseguindo dessa forma calcular a carga elementar $e=1,6\cdot10^{-19}C$ , em 1910:

Resultado de imagem para experiência de millikan

P = Fe com P sendo o peso, Fe força eletrostática, m a massa média das gotas, E o módulo do CEU e n o número de elétrons livres por gota; tudo é possível de se conhecer e aí temos:
$m\cdot g=E\cdot q$
logo $m\cdot g=E\cdot n\cdot e$
$e=\frac{m\cdot g}{E_m}=1,6\cdot10^{-19}C$

Campo elétrico em condutores - Polarização do Dielétrico

POLARIZAÇÃO DE DIELÉTRICOS:
Quando colocamos uma substância dielétrica entre os condutores carregados com cargas opostas de um capacitor, temos dois efeitos principais decorrentes da ação: a) a capacitância eletrostática do capacitor aumenta devido ao aumento da permissividade elétrica entre as placas e b) o campo elétrico resultante no interior do dielétrico é reduzido por um processo indutivo de alinhamentos de dipolos. Vamos falar individualmente deles:
a) a capacitância aumenta com a colocação de um dielétrico:
Segundo os estudos de Michael Faraday, 1837, a capacitância é diretamente proporcional à permissividade elétrica, à área atravessada pelas linhas do campo elétrico e inversamente proporcional à separação das placas:
C = ε.A/d mas ε = ε0.k, com ε0 = permissividade do vácuo e k é a constante dielétrica, que representa quantas vezes o dielétrico é mais permissivo em cargas induzidas no condutor em relação ao vácuo. Como k aumenta com a colocação de um dielétrico, a capacitância aumenta. E o temos o titanato de estrôncio, que tem k=310!!!!
b) o campo elétrico entre as placas, no interior do dielétrico, diminui com a colocação de um dielétrico:
os dipolos atômicos e moleculares que constituem o dielétrico se alinham com o campo criado pelos condutores carregados do capacitor, gerando um campo elétrico oposto ao inicial, reduzindo a intensidade resultante do campo elétrico entre os condutores. Se usarmos um dielétrico apropriado, podemos aumentar mais o efeito maximizador da capacitância do que o efeito minimizador do campo, aumentando muito a carga induzida possível, que é o que se faz hoje, por exemplo, em telefones móveis.

Dielétricos: o que são, função, constante e aplicações Tabela

Descrição gerada automaticamente

O campo resultante é o vermelho menos o azul na figura acima, isto é, o campo resultante é o vermelho gerado pela carga induzida no capacitor menos o campo azul, gerado pelo alinhamento dos dipolos do dielétrico: Er = Eplacas – Edielétrico.