Aula 116 — Campo Elétrico - Conceito e Vetor
50 minObjetivo geral
Compreender o campo elétrico como uma grandeza vetorial que descreve a influência de uma carga no espaço ao seu redor, independente de uma carga de prova estar presente.
Objetivos específicos
- Definir campo elétrico como a força elétrica por unidade de carga de prova: E=F/q.
- Identificar a direção e o sentido do vetor campo elétrico em relação à carga que o gera.
- Diferenciar carga geradora (fonte do campo) de carga de prova (usada para detectar/medir o campo).
- Calcular o campo elétrico num ponto a partir da força sobre uma carga de prova nesse ponto.
Conhecimentos prévios
- Força elétrica e Lei de Coulomb (Aula 115).
- Grandezas vetoriais (Módulo 0, vetores no plano).
Recursos didáticos
- Apresentação de slides — Possor_Aula116_Apresentacao.pptx.
- Calculadora simples.
- Quadro/lousa e material de escrita.
Desenvolvimento da aula
Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios
5 min · Ausubel — ativação de subsunçoresO professor pergunta: "uma carga elétrica influencia o espaço ao seu redor mesmo quando não há nenhuma outra carga por perto para sentir essa influência?" Ouvir hipóteses.
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoPerguntar: se colocarmos uma carga de prova bem pequena em diferentes pontos ao redor de uma carga fixa, a força medida vai mudar de ponto pra ponto — mas existirá alguma grandeza que não depende do valor dessa carga de prova? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que o campo elétrico só existe quando há uma carga de prova ali para "senti-lo".
Desenvolvimento Conceitual
20 min · Exposição dialogadaApresentação dos slides 2 a 9: o CAMPO ELÉTRICO num ponto é definido como a força elétrica que uma carga de prova pequena e positiva sofreria naquele ponto, dividida pelo valor dessa carga: E=F/q (q>0, por convenção). É uma grandeza VETORIAL, com a mesma direção e sentido da força que atuaria sobre uma carga de prova POSITIVA colocada ali — usa-se sempre carga de prova positiva por convenção, para dar uma referência única e consistente. A CARGA GERADORA é a fonte do campo (cria a influência no espaço ao redor); a CARGA DE PROVA é usada apenas para detectar/medir esse campo através da força que sofre. Resolução do obstáculo do Momento 2: o campo elétrico é uma propriedade do espaço criada pela carga geradora, e existe ali independentemente de haver ou não uma carga de prova — ela só serve para revelar um campo que já existia.
Resolução Guiada
10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento ProximalResolução guiada: calcular o campo elétrico num ponto onde uma carga de prova de +2×10-6 C sofre uma força de 0,04 N (E=F/q=20000 N/C). Em duplas: calcular a força sobre uma carga de prova de 4×10-8 C num ponto onde o campo é 500 N/C (F=E·q=2×10-5 N).
Exercícios de Fixação
7 min · Prática independenteAplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).
Síntese e Fechamento
3 min · Consolidação (fechamento circular)Retomar a pergunta do Momento 1: sim, a carga geradora influencia o espaço ao redor mesmo sem carga de prova nenhuma — essa influência é o campo elétrico, que existe independentemente de estar sendo medido.
Avaliação formativa
Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.
Lista de exercícios
1. Uma carga de prova de +2×10-6 C, colocada num ponto, sofre uma força elétrica de 0,04 N. Qual o campo elétrico nesse ponto?
Gabarito: E=F/q=0,04/2×10-6=20000 N/C = 2×104 N/C.
2. Por que se usa, por convenção, uma carga de prova POSITIVA para definir a direção do campo elétrico?
Gabarito: Porque assim o vetor campo elétrico tem sempre o mesmo sentido da força que atuaria sobre essa carga de prova positiva, dando uma referência única e consistente — se fosse negativa, o sentido do vetor força ficaria invertido em relação ao campo.
3. Diferencie carga geradora de carga de prova.
Gabarito: A carga geradora é a fonte do campo elétrico, criando a influência no espaço ao redor; a carga de prova é uma carga pequena usada apenas para detectar/medir o campo num ponto, através da força que sofre.
4. Um campo elétrico de 500 N/C atua sobre uma carga de prova de 4×10-8 C colocada num ponto. Qual a força elétrica sobre essa carga?
Gabarito: F=E·q=500×4×10-8=2×10-5 N.
5. O campo elétrico existe só quando há uma carga de prova no local? Justifique.
Gabarito: Não; o campo elétrico é criado pela carga geradora e existe no espaço ao redor dela independentemente de haver ou não uma carga de prova ali — a carga de prova serve só para revelar/medir o campo que já existia.
Observações e extensão
Próxima aula: Campo Elétrico de uma Carga Puntiforme. Nota para o professor: essa aula é abstrata — reforçar bastante que o campo é uma propriedade do ESPAÇO, não da carga de prova, antes de avançar para o cálculo específico do campo de uma carga puntiforme na próxima aula.