O que é um campo elétrico?
Um campo elétrico pode ser considerado como a esfera de influência de um objeto eletricamente carregado. Qualquer coisa que tenha uma carga elétrica afetará e será afetada por outros corpos carregados. Se dois objetos carregados forem colocados suficientemente próximos um do outro, cada um experimentará uma força mensurável atuando sobre ele. O campo é teoricamente infinito em extensão, mas sua magnitude diminui com a distância da fonte de acordo com a lei do quadrado inverso. Isso significa que, se a distância é dobrada, a força do campo é dividida por quatro e, três vezes a distância, a força é dividida por nove, e assim por diante; o campo torna-se insignificante a grandes distâncias.
Como uma carga elétrica pode ser positiva ou negativa, o campo elétrico é um campo vetorial, o que significa que tem uma direção e uma magnitude. Dois objetos eletricamente carregados sofrerão uma força repulsiva se tiverem o mesmo tipo de carga e uma força atraente se tiverem tipos diferentes de carga. A força experimentada por um objeto carregado em um campo elétrico pode ser calculada como F = Eq, onde F é a força em Newtons, E é o campo elétrico em volts por metro (v / m) e q é a carga em Coulombs. Esta equação pode ser reorganizada para fornecer a força do campo, E, em volts por metro: E = F / q. Esses exemplos se aplicam a objetos pequenos e pontuais; para corpos carregados mais complexos ou múltiplos, os cálculos são mais complicados.
A direção de um campo elétrico é definida como a direção na qual a força elétrica seria sentida por um objeto com uma carga positiva colocada no campo. Assim, o campo apontaria para longe de uma carga positiva e em direção a uma carga negativa, uma vez que cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem. No caso de dois corpos com o mesmo tipo de carga, cada um experimentaria uma força - calculável pela equação F = Eq - direcionada para longe do outro objeto. Por outro lado, para dois corpos com cargas opostas, cada um experimentaria uma força direcionada para o outro objeto.
Uma linha de campo elétrico pode ser desenhada com uma seta apontando para longe de uma carga positiva e apontando para uma carga negativa. Assim, um objeto carregado positivamente seria representado com linhas de campo apontando para fora em todas as direções, e um objeto carregado negativamente com linhas de campo convergindo sobre ele. Isso, no entanto, é apenas uma convenção e não indica que exista algo físico apontando em uma direção específica.
O conceito de um campo elétrico, conforme descrito acima, faz parte da física "clássica". A descrição clássica funciona bem para aplicações cotidianas, mas não explica o que realmente está acontecendo quando objetos carregados se atraem ou se repelem. Um ramo da teoria quântica conhecida como eletrodinâmica quântica (QED), tenta fazer isso em termos de troca de fótons, os portadores da força eletromagnética.