🔬 Calculadora de Campo Elétrico
Calcule a intensidade do campo elétrico gerado por cargas pontuais. Nossa ferramenta fornece resultado instantâneo com explicação detalhada dos cálculos.
📊 Dados para Cálculo
⚡ Exemplos Rápidos
🔬 O que é Campo Elétrico?
O campo elétrico é uma propriedade física do espaço ao redor de cargas elétricas que representa a força elétrica por unidade de carga que atuaria sobre uma carga de prova colocada nesse ponto. É uma grandeza vetorial medida em newtons por coulomb (N/C) ou volts por metro (V/m).
Matematicamente, o campo elétrico E em um ponto é definido como a força elétrica F que age sobre uma carga de prova positiva q dividida pela magnitude dessa carga: E = F/q.
⚙️ Como Calcular o Campo Elétrico
Para calcular o campo elétrico gerado por uma carga pontual, utilizamos a Lei de Coulomb adaptada. O processo envolve:
1. Identificar os dados: Valor da carga geradora (Q), distância até o ponto (r), e meio onde se encontra
2. Aplicar a fórmula: E = k × |Q| / r², onde k é a constante eletrostática
3. Considerar a direção: Campo aponta radialmente para fora (carga positiva) ou para dentro (carga negativa)
4. Verificar unidades: Resultado em N/C ou V/m
📐 Fórmulas do Campo Elétrico
Fórmula Principal:
E = k × |Q| / r²
Campo de Carga Pontual
E = k × |Q| / r²
Constante no Vácuo
k = 8,99 × 10⁹ N⋅m²/C²
Campo em Meio Dielétrico
E = E₀ / εᵣ
Relação com Potencial
E = -∇V
Onde: E = campo elétrico (N/C), Q = carga (C), r = distância (m), k = constante eletrostática
📚 Exemplos Práticos
1. Campo de um Próton:
Calcular o campo elétrico a 1 nm de distância de um próton.
Dados: Q = 1,6 × 10⁻¹⁹ C, r = 1 × 10⁻⁹ m
Cálculo: E = (8,99 × 10⁹) × (1,6 × 10⁻¹⁹) / (1 × 10⁻⁹)²
Resposta: E = 1,44 × 10⁹ N/C
2. Campo de Carga em Circuito:
Uma carga de 5 μC em um circuito eletrônico produz que campo a 2 cm?
Dados: Q = 5 × 10⁻⁶ C, r = 0,02 m
Cálculo: E = (8,99 × 10⁹) × (5 × 10⁻⁶) / (0,02)²
Resposta: E = 1,12 × 10⁸ N/C
💡 Dicas Importantes
- Direção do Campo: Sempre radial - para fora se carga positiva, para dentro se negativa
- Principio da Superposição: Para múltiplas cargas, soma vetorialmente os campos individuais
- Unidades Consistentes: Use sempre SI (metros, coulombs) para evitar erros
- Campo vs Força: Campo é força por unidade de carga, independe da carga de teste
- Distância Zero: Campo tende ao infinito quando r → 0 (singularidade matemática)
🎯 Aplicações Práticas
🔌 Eletrônica:
Design de capacitores, análise de circuitos integrados e componentes semicondutores
⚡ Física de Partículas:
Movimento de íons em aceleradores, espectrometria de massa
🧪 Química:
Interações moleculares, ligações químicas, eletroforese
🏥 Medicina:
Eletrocardiograma, desfibriladores, terapia por radiação
❓ Perguntas Frequentes sobre Campo Elétrico
O que é campo elétrico?
Campo elétrico é uma propriedade física do espaço ao redor de cargas elétricas que representa a força elétrica por unidade de carga.
É uma grandeza vetorial medida em newtons por coulomb (N/C) ou volts por metro (V/m), calculada pela fórmula E = k × |Q| / r².
Como calcular campo elétrico de uma carga pontual?
Use a fórmula E = k × |Q| / r²
Onde: k = 8,99 × 10⁹ N⋅m²/C² (constante de Coulomb), Q = carga em coulombs, r = distância em metros
Exemplo: Para uma carga de 2 μC a 3 cm: E = (8,99×10⁹) × (2×10⁻⁶) / (0,03)² = 2,0×10⁷ N/C
Qual a diferença entre campo elétrico e força elétrica?
Campo elétrico (E): É a força por unidade de carga e independe da carga de teste
Força elétrica (F): Depende tanto do campo quanto da carga: F = q × E
O campo é uma propriedade do espaço, enquanto a força é a interação de uma carga específica com esse campo.
Qual a direção do campo elétrico?
Campo elétrico é sempre radial:
Carga positiva: Campo aponta para fora (radialmente divergente)
Carga negativa: Campo aponta para dentro (radialmente convergente)
É uma grandeza vetorial com magnitude, direção e sentido bem definidos.
Como aplicar o princípio da superposição?
Para múltiplas cargas: Some vetorialmente os campos individuais
Etapas: 1) Calcule o campo de cada carga separadamente, 2) Decomponha em componentes x,y,z, 3) Some algebricamente as componentes
Resultado: E_total = √(Ex² + Ey² + Ez²)
Qual a relação entre campo elétrico e potencial elétrico?
Campo é o gradiente negativo do potencial: E = -∇V
Em uma dimensão: E = -dV/dx
Para carga pontual: V = k×Q/r e E = k×Q/r²
O campo aponta na direção de maior decréscimo do potencial.
Quais as unidades do campo elétrico?
Unidade principal: N/C (newtons por coulomb)
Unidade equivalente: V/m (volts por metro)
Conversão: 1 N/C = 1 V/m
Outras unidades: NC⁻¹, Vm⁻¹ (notação científica)
Como varia o campo elétrico com a distância?
Lei do inverso do quadrado: E ∝ 1/r²
Dobrar a distância: Campo fica 4 vezes menor
Triplicar a distância: Campo fica 9 vezes menor
Esta relação vale para cargas pontuais em meio homogêneo.
O que acontece quando r tende a zero?
Singularidade matemática: E → ∞ quando r → 0
Na prática: Cargas reais têm dimensões finitas
Limite de validade: A fórmula vale apenas para r >> dimensões da carga
Para distâncias muito pequenas, efeitos quânticos se tornam relevantes.
Esta calculadora substitui cálculos profissionais?
Não. Esta calculadora é educacional e para compreensão básica de eletrostática.
Para aplicações de engenharia, pesquisa científica ou projetos industriais, utilize software especializado e consulte literatura técnica atualizada.
Sempre valide resultados importantes com múltiplas fontes e métodos.
Cálculos Baseados em Fundamentos da Física
📚 Referências Científicas
Fontes acadêmicas utilizadas para desenvolver esta calculadora:
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2021). Fundamentos de Física - Eletromagnetismo. 10ª ed. LTC.
- Nussenzveig, H. M. (2020). Curso de Física Básica - Eletromagnetismo. 6ª ed. Blucher.
- Griffiths, D. J. (2019). Eletrodinâmica. 4ª ed. Pearson.
- Tipler, P. A. & Mosca, G. (2022). Física para Cientistas e Engenheiros - Eletricidade e Magnetismo. 6ª ed. LTC.
- Purcell, E. M. & Morin, D. J. (2020). Electricity and Magnetism. 3ª ed. Cambridge University Press.
- NIST. (2023). Fundamental Physical Constants. National Institute of Standards and Technology.
- Jackson, J. D. (2021). Classical Electrodynamics. 3ª ed. John Wiley & Sons.
⚠️ Aviso Científico
Esta calculadora baseia-se nos princípios fundamentais da eletrostática e Lei de Coulomb. Para aplicações de pesquisa científica, engenharia ou projetos industriais, consulte sempre literatura especializada atualizada e software de cálculo científico profissional.