Calculadora do campo elétrico de uma carga pontual

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Guia de uso da ferramenta

Veja quando usar esta ferramenta, o que ela suporta e como os usuários a aplicam.

Fatos principais

Categoria: Science & Education
Tipos de entrada: number, select
Tipo de saída: text
Cobertura de exemplos: 4
API pronta: Sim

Visão geral

Esta calculadora determina a intensidade e a direção do campo elétrico gerado por uma carga pontual utilizando a Lei de Coulomb ($E = k \cdot |Q| / r^2$). Ela converte automaticamente diferentes ordens de grandeza de carga e distância, calcula o campo em N/C (ou V/m) e avalia a força eletrostática resultante sobre um elétron de prova posicionado no ponto.

Quando usar

Ao resolver problemas de eletrostática que exigem o cálculo da intensidade do campo elétrico a partir de cargas pontuais.
Para converter e calcular grandezas em diferentes escalas de unidades, como microcoulombs (µC), nanocoulombs (nC), milímetros (mm) ou nanômetros (nm).
Ao verificar a força exercida sobre um elétron de teste em distâncias macroscópicas ou na escala atômica.

Como funciona

1O usuário insere o valor da carga fonte $Q$ e seleciona a unidade correspondente (C, mC, µC, nC ou pC).
2O usuário informa a distância radial $r$ até o ponto de medição e escolhe a unidade métrica (m, cm, mm, µm ou nm).
3A ferramenta converte os dados para o Sistema Internacional (SI) e aplica a fórmula $E = \frac{k \cdot |Q|}{r^2}$ usando a constante eletrostática $k \approx 8{,}98755 \times 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.
4O resultado exibe a magnitude do campo ($E$), sua orientação radial (afastamento para cargas positivas ou aproximação para negativas) e a força eletrostática correspondente sobre um elétron ($F = e \cdot E$).

Casos de uso

Estudo e resolução de exercícios de física universitária e ensino médio envolvendo a Lei de Coulomb.
Modelagem conceitual de experimentos laboratoriais com geradores eletrostáticos de baixa intensidade de carga.
Análise de ordens de magnitude de campos elétricos em física atômica, como o raio de Bohr do hidrogênio.

Exemplos

1. Carga de demonstração em laboratório

Estudante de Engenharia

Contexto

Precisa calcular o campo elétrico gerado por uma pequena esfera condutora carregada com 1 nC a 1 metro de distância.

Problema

Determinar a magnitude do campo elétrico e o sentido das linhas de força no laboratório.

Como usar

Insira 1 no campo Carga Q, selecione 'nC', insira 1 em Distância r e selecione 'm'.

q = 1, chargeUnit = 'nC', r = 1, rUnit = 'm'

Resultado

Campo de magnitude 8,98755 N/C apontando radialmente para fora da carga positiva, com força de 1,44×10⁻¹⁸ N sobre um elétron.

2. Campo no Raio de Bohr

Pesquisador de Física Quântica

Contexto

Deseja verificar a unidade atômica de campo elétrico criada pelo elétron na distância correspondente ao raio de Bohr.

Problema

Calcular a intensidade do campo a uma distância de aproximadamente 5,29177×10⁻¹¹ m de uma carga elementar negativa.

Como usar

Defina Q como -1.602176634e-19 na unidade 'C' e r como 5.29177210903e-11 na unidade 'm'.

Perguntas frequentes

Qual é a relação entre N/C e V/m?

As duas unidades são dimensionalmente equivalentes no Sistema Internacional, portanto $1\text{ N/C} = 1\text{ V/m}$.

Como o sinal da carga afeta o campo elétrico?

O sinal de $Q$ define a direção vetorial: cargas positivas geram campos com sentido radial para fora, enquanto cargas negativas geram campos com sentido radial para dentro.

Qual valor da constante eletrostática ($k$) é utilizado?

A ferramenta utiliza a constante de Coulomb no vácuo, aproximadamente $8{,}98755 \times 10^9\text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.

Como é calculada a força sobre o elétron de teste?

A força é obtida pelo produto da carga elementar $e$ ($1{,}60218 \times 10^{-19}\text{ C}$) pela magnitude do campo elétrico calculado ($F = e \cdot E$).

Posso calcular campos elétricos em distâncias nanométricas ou atômicas?

Sim, o seletor de distância suporta unidades desde nanômetros (nm) e micrômetros (µm) até metros (m).

q = -1.602176634e-19, chargeUnit = 'C', r = 5.29177210903e-11, rUnit = 'm'

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Fatos principais

Visão geral

Quando usar

Como funciona

Casos de uso

Exemplos

1. Carga de demonstração em laboratório

2. Campo no Raio de Bohr

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