Calculadora de campo elétrico

O que é um campo elétrico?

O campo elétrico é a força que atuaria sobre uma carga positiva unitária colocada em um ponto: E = F / q. Sua unidade é o newton por coulomb (N/C) ou, de forma equivalente, o volt por metro (V/m). O campo é um vetor, apontando no sentido em que uma carga positiva nesse ponto seria empurrada.

Campo de uma carga pontual

A uma distância r de uma carga q, o módulo do campo é

E = k × |q| / r²

em que k = 8,9876 × 10⁹ N·m²/C² é a constante de Coulomb. O campo aponta para fora de uma carga positiva e em direção a uma carga negativa. Dobrar a distância reduz o campo a um quarto. O potencial elétrico no mesmo ponto é V = k × q / r e tem o sinal da carga.

Força em uma carga no campo

Uma carga q colocada em um campo de intensidade E sofre força F = q × E. Uma carga positiva é empurrada no sentido do campo e uma negativa no sentido contrário.

Placas paralelas

Entre duas placas paralelas largas, separadas por uma distância d e com tensão V entre elas, o campo é igual em todos os pontos: E = V / d. Ele aponta da placa positiva para a negativa.

Exemplo

A 30 cm de uma carga de 5 nC, E = 8,9876 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁹ / 0,3² = 499 N/C e o potencial é 150 V. Com 25 kV entre placas separadas por 4 cm, o campo é 25.000 / 0,04 = 625.000 V/m, e uma carga de 0,5 µC nesse campo sofre uma força de 0,31 N.

Limites

A fórmula da carga pontual vale para vácuo e ar. A fórmula de placas paralelas vale longe das bordas. No ar, uma faísca ocorre quando o campo supera aproximadamente 3 × 10⁶ V/m. Os campos de várias cargas precisam ser somados vetorialmente.

Perguntas frequentes

Como calcular o campo elétrico entre duas placas paralelas?

Por exemplo, placas paralelas separadas por 3 cm com diferença de potencial de 120 V têm campo elétrico de 4000 N/C. Divida a tensão pela distância entre placas, considerando campo uniforme e excluindo efeitos de borda e a avaliação do limite de ruptura elétrica do meio.

Calcular com estes valores