Campo elétrico

Campo elétrico é o que produz a força eletrostática entre duas cargas. Identificado pelo vetor E, o campo em cada ponto é definido pela razão entre a força eletrostática exercida e a carga positiva colocada nesse ponto:

Linhas de campo elétrico são usadas para visualizar a orientação e intensidade dos campos. O vetor campo elétrico em qualquer ponto tem a mesma direção da linha de força caso ela seja retilínea e é tangente à linha caso ela não seja. A densidade das linhas indica a intensidade do campo nessa região.

Campo produzido por uma carga pontual q a uma distância r da carga de teste é dado por  , lembrando do k (constante eletrostática) e û (direção e sentido da força) da matéria anterior. Atenção para o sentido: o campo "sai" da carga caso ela seja positiva e "entra" na carga se for negativa.
Campo produzido por um Dipolo elétrico, que é formado por duas partículas separadas por uma distância d, com cargas de valor absoluto q e sinais opostos, depende do momento dipolar elétrico (que aponta da carga negativa para a positiva). O módulo do campo produzido pelo dipolo em um ponto distante sobre o eixo do dipolo (reta que passa pelas duas cargas) é dado por , sendo que z é a distância entre o ponto e o centro do dipolo. Apesar dessa fórmula tratar apenas de pontos sobre o eixo do dipolo, o campo E em qualquer ponto - no eixo ou não - é proporcional a 1/r³, sendo r a distância entre o ponto e o centro do dipolo.
Campo produzido por uma Distribuição contínua de cargas pode ser calculado tratando elementos de carga como cargas pontuais e somando os campos desses elementos por integração. Lidando com linhas de cargas, é conveniente expressar a carga do objeto em termos da densidade de carga, não de carga total. Há a densidade linear (λ - Coulomb / metro), densidade superficial (σ - Coulomb / metro²) e densidade volumétrica (ρ - Coulomb / metro³). Seguem alguns dos exemplos comuns de distribuição contínua de carga e seus campos:

• Anel delgado
  Seja R o raio de um anel delgado com densidade linear de cargas positivas λ. O campo elétrico no ponto P, localizado no eixo central a uma distância z do plano do anel é calculado da seguinte maneira:
  seja ds o comprimento de um elemento de carga do anel. A carga do elemento é definida dq = λ ds (carga por unidade de comprimento). Esse elemento produz um campo dE no ponto P que está a uma distância r do elemento. O campo dE pode ser expresso por  (z² + R² não saiu do nada, é o teorema de pitágoras aplicado na fórmula. Dá pra ver no desenho, pera). Como dE "sai" da borda do anel e aponta para um ponho sobre o eixo centra, ele faz um ângulo Ô com o eixo z e possui duas componentes: uma paralela ao plano do anel e outra perpendicular. Dando a voltinha no anel, as componentes perpendiculares ao eixo z se cancelam, mas as paralelas não! Taí, o campo vai ser a soma delas. O módulo de cada componente paralela é dE cosÔ . Integrando ao longo da circunferência do anel, temos uma integral de dE indo de s = 0 a s = 2πR. Desenvolvendo fica assim:
• Foi exaustivo escrever esse, então seguinte: página 51 do cap. 21 do Halliday tem as dicas passo a passo de como fazer. Mas deu pra entender né. O outro exemplo seria um disco que é resolvido dividindo em vários anéis e somando através de integral o campo de cada anel mesmo.

Força exercida por um campo elétrico sobre uma carga pontual é dada por F = qE, sendo que o vetor F tem o mesmo sentido de E se q for positiva e sentido oposto se q for negativa.

Força exercida por um campo elétrico sobre um dipolo é dependente do momento dipolar p (vetorial). O campo exerce um torque t sobre o dipolo, definido pelo produto vetorial de p e E (t = p x E - tudo vetorial). A energia potencial U do dipolo depende da orientação em relação ao campo (sendo nula quando p é perpendicular a E, mínima quando  p e E apontam no mesmo sentido e estão alinhados e máxima quando estão alinhados apontando em sentidos opostos. U = -p · E (p e E grandezas vetoriais).