Linhas de força

As linhas de força são linhas imaginárias usadas para facilitar a visualização da direção do campo elétrico criado por uma ou várias cargas elétricas. Existem várias propriedades que descrevem o comportamento das linhas de força, sendo uma das mais importantes o fato de que as linhas de força nunca se cruzam e saem sempre da carga positiva em direção à carga negativa.

Veja também: Campo magnético — uma região do espaço capaz de exercer forças sobre cargas elétricas em movimento

Resumo sobre linhas de força

• Foram elaboradas pelo físico Michael Faraday com o intuito de orientar quanto à direção do campo elétrico.
• Podem aparecer em uma carga elétrica positiva ou negativa, em um par de cargas elétricas ou em campos magnéticos.
• As cargas elétricas positivas geram linhas de força para fora delas.
• As cargas elétricas negativas geram linhas de força para dentro delas.
• Um par de cargas elétricas de mesmo sinal possui linhas de força que se repulsam.
• Um par de cargas elétricas de sinais contrários possui linhas de força que se atraem.

O que são as linhas de forças?

As linhas de força são linhas imaginárias desenvolvidas com o intuito de nos orientar quanto à direção do campo elétrico. Trata-se de um instrumento matemático desenvolvido pelo físico Michael Faraday (1791-1867).

Propriedades das linhas de força

Existem diversas propriedades das linhas de força, abaixo veremos as mais importantes:

• As linhas de força se orientam saindo das cargas positivas e indo em direção às cargas negativas.
• Elas nunca se cruzam e são sempre abertas.
• Elas nunca começam em uma carga elétrica e terminam nela mesma.
• Elas são radiais, já que se orientam em direção ao raio da carga elétrica.
• Elas são tangenciadas pelo campo elétrico resultante.
• Sua quantidade é proporcional à intensidade do campo elétrico no local, então, quanto mais linhas de força houver, maior será o campo elétrico na região.
• Não há linhas de força em uma região com campo elétrico nulo.
• Se uma carga elétrica se desloca em direção a uma linha de força, então a força elétrica realizará trabalho sobre ela.
• Se uma carga elétrica se desloca perpendicularmente em direção a uma linha de força, então a força elétrica não realizará trabalho sobre ela.

Tipos de linhas de força

→ Linhas de força em uma carga elétrica positiva ou negativa

Quando temos uma carga elétrica, suas linhas de força variam de acordo com o sinal da carga, podendo ser positiva ou negativa. Na carga elétrica positiva, o campo elétrico aponta na direção contrária ao interior da carga, e, na carga elétrica negativa, o campo elétrico aponta em direção ao interior da carga, conforme podemos ver na imagem:

→ Linhas de força em duas ou mais cargas elétricas

Quando temos duas ou mais cargas elétricas produzindo um campo elétrico, as suas linhas de força serão analisadas em pares, saindo da carga elétrica positiva e indo em direção à carga elétrica negativa.

Para um par de cargas elétricas com sinais opostos, as linhas de força serão atraídas uma pela outra, enquanto que, se tivermos um par de cargas elétricas com mesmos sinais, as linhas de força apresentarão repulsa uma da outra, conforme podemos ver na imagem abaixo.

Saiba mais: Lei de Coulomb —  a lei da Física que calcula a força de interação entre cargas elétricas

Exercícios resolvidos sobre linhas de força

Questão 1

(PUC-MG) As linhas de força de um campo elétrico são um modo conveniente de visualizar o campo elétrico e indicam a direção do campo em qualquer ponto. Leia as opções abaixo e assinale a afirmativa incorreta.

A) As linhas de força saem da carga negativa e entram na carga positiva.

B) O número de linhas que saem ou que entram em uma carga puntiforme é proporcional ao valor da carga elétrica.

C) As linhas de força saem da carga positiva e entram na carga negativa.

D) O número de linhas por unidade de área perpendicular às linhas é proporcional à intensidade do campo.

Resolução:

Alternativa A

As linhas de força se orientam saindo nas cargas positivas e entrando nas cargas negativas.

Questão 2

(UEG GO) Linhas de força são linhas tangentes ao vetor campo elétrico em cada um de seus pontos, sendo essas linhas de força orientadas no sentido do vetor campo e perpendiculares às superfícies eqüipotenciais. Das figuras a seguir, qual(is) pode(m) representar as linhas de força de um campo elétrico produzido por cargas elétricas estacionárias?

A) Apenas a figura I.

B) As figuras I e IV.

C) As figuras I, II e IV.

D) As figuras I, III e IV.

E) Todas as figuras.

Resolução:

Alternativa D

As linhas de força de um campo elétrico podem ser:

I. saindo da carga, quando se trata de uma carga elétrica positiva.

II. retas paralelas; quando temos um campo elétrico uniforme, as linhas de força estão saindo da carga positiva e indo para a carga negativa

IV. entrando na carga, quando se trata de uma carga elétrica negativa.