Electromagnetismo - Campo Eléctrico

Os fenómenos eléctricos são conhecidos e despertam curiosidade desde a Antiguidade. Cerca de 400 anos a.C., os gregos sabiam que quando se friccionava âmbar, este atraía pequenas espigas de palha.
No século XVI, William Gilbert observou que a interacção eléctrica podia ser atractiva ou repulsiva.
Em 1726, um estudante de Newton, Stephen Gray, comprovou que a electricidade produzida ao esfregar um objecto podia viajar por um fio de cânhamo. No entanto, os fenómenos eléctricos só foram descritos formalmente em meados do século XVIII, nomeadamente por Charles Coulomb em França e por Galvani e Volta em Itália, com o apoio do mecenato.
Em 1752, Benjamin Franklin efectuou uma famosa experiência, num dia de tempestade, ao usar um papagaio, para transportar uma chave metálica elevando-a pelos ares e permitindo assim que o relâmpago a atravessasse. Provou, desta forma, que a chave, como substância condutora, atrai o relâmpago, revelando que este é uma substância electrizada (o relâmpago é de facto feito de ar electrizado hoje conhecido como plasma). Essa experiência levou-o a desenvolver vários termos que ainda hoje se usam quando se fala em electricidade.
Os corpos podem ser electrizados por interacção com outros corpos. A electrização pode dar-se por influência ou por contacto. Um corpo pode ceder electrões quando friccionado num corpo de um dado material, mas receber electrões se for friccionado num corpo de outro material. Os materiais aparecem ordenados pela sua facilidade em receber electrões (electroafinidade) na chamada série triboeléctrica.
A força electrostática é a força exercida por uma carga (ou um corpo carregado) sobre outra(o), e foi estudada por Charles Coulomb. Este cientista concluiu que a força electrostática entre duas cargas diminui com a distância entre elas e é tanto maior quanto maior for o valor das cargas. Este cientista francês descobriu também que se as cargas forem ambas positivas ou ambas negativas a força entre elas é repulsiva, contudo se tiverem sinais opostos a força é atractiva. Coulomb descobriu também que havia ainda outro factor que influenciava essa força, o meio em que as cargas estavam. A grandeza que influencia a força consoante o tipo de meio chama-se permitividade eléctrica. Estudos posteriores vieram mais uma vez demonstrar a interacção entre fenómenos eléctricos e magnéticos, visto que esta grandeza se relaciona com outra grandeza, a permeabilidade magnética, sendo que o valor desta é determinado também pelo tipo de meio, nomeadamente pelas suas características magnéticas.
Um campo eléctrico é o campo de força provocado por cargas eléctricas (electrões, protões ou iões) ou por um sistema de cargas. Um condutor electrizado e um campo magnético variável originam um campo eléctrico, que é uma perturbação do espaço. Para se determinar a presença de um campo eléctrico num meio, coloca-se um corpo carregado no meio, se ele sofrer influência de uma força eléctrica então existe um campo eléctrico naquela região do espaço. O campo eléctrico num ponto não depende da carga que lá é colocada, depende apenas da carga que lhe dá origem. O campo eléctrico é divergente nas cargas positivas e convergente nas cargas negativas. As linhas de campo eléctrico são abertas. Se quisermos saber qual o valor da força exercida por uma carga num campo eléctrico multiplicamos o valor de campo eléctrico nesse ponto pelo valor da carga.
Tanto o Campo eléctrico ), cuja unidade é V/m (Volt por metro) como a Força Electrostática são grandezas vectoriais.
Os campos eléctricos podem visualizar-se realizando experiências em que se obtêm os espectros eléctricos.
O campo eléctrico é estudado em situações características que apresentam determinadas propriedades. Vou referir duas situações: Campo Eléctrico Uniforme e Campo Eléctrico no interior e no exterior de um condutor em equilíbrio electrostático.
O Campo Eléctrico pode ser uniforme numa dada região do espaço, se tiver o mesmo módulo, direcção e sentido em todos os pontos. Para criar um campo eléctrico deste tipo basta carregar duas placas metálicas com cargas +Q e –Q e aproximá-las uma da outra, sendo a distância entre elas pequena comparada com o seu comprimento e largura. Este dispositivo chama-se condensador.
Quando um condutor está carregado (positiva ou negativamente) as suas cargas tendem a ficar as mais afastadas possíveis umas das outras, para que a repulsão entre elas seja mínima. Para isso distribuem-se sobre a superfície do condutor, ficando em equilíbrio electrostático (as cargas não se movem, estão estáticas). Portanto o campo eléctrico no interior de um condutor em equilíbrio electrostático é nulo. Devido a este facto um pássaro permanece dentro de uma gaiola electrificada sem levar nenhuma descarga eléctrica. Podemos, assim proteger aparelhos em relação a campos eléctricos (criar uma blindagem electrostática), envolvendo-os com uma capa metálica, por exemplo uma folha de alumínio, ou colocando-os no interior de uma rede metálica, a chamada Gaiola de Faraday.
Além disso, se no interior de um corpo em equilíbrio electrostático o campo eléctrico é nulo, no exterior, se se tratar de uma esfera carregada o campo eléctrico é idêntico ao que seria carregado por uma carga pontual de valor igual à carga da esfera. Se a superfície do condutor tiver uma forma irregular, no exterior as linhas de campo eléctrico terão uma distribuição mais complexa.

José Marques

Bibliografia e Webgrafia:
- 12F; VENTURA, Graça, FIOLHAIS, Manuel, FIOLHAIS, Carlos, PAIXÃO, António; Texto Editores
- Electromagnetismo Ondulatória; ROBORTELLA, José, FIHO, Avelino, OLIVEIRA, Edson; Editora Ática
- http://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctrico
- http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Coulomb
- http://pt.wikipedia.org/wiki/Linhas_de_for%C3%A7a
- http://www.infoescola.com/fisica/campo-eletrico/
- http://www.efeitojoule.com/2008/09/lei-de-coulomb.html
- http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=296&ordem=0
- http://www.novafisica.net/conteudo/cont-3-corrente2.htm