Fall 2012 Final Exam

condições no local dela não mudaram. Isto indica que o sistema campo eletromagnético não élocalizado como as partículas, mas trata-se de um sistema que preenche o espaço todo. Omovimento repentino da partícula 1 modificaria o estado do campo na vizinhança da partícula,esta mudança modificaria o estado do campo na vizinhança da vizinhança, esta mudançamodificaria o estado na vizinhança da vizinhança da vizinhança etc. até a mudança chegar no localda partícula 2. Esta visão de força é fundamentalmente diferente do conceito de força introduzidopor Newton. Na mecânica de Newton a força que uma partícula exerce sobre outra é uma ação àdistância. Na visão eletromagnética não devemos mais falar em “força que uma partícula exercesobre outra”. A condição local do campo na posição da partícula exerce a força e reciprocamenteas partículas modificam as condições locais do campo. As modificações locais propagam-se edesta forma transmitem força de uma partícula para outra.Podemos dizer que na mecânica de Newton o mundo era feito de partículas locais que interagiamglobalmente. No eletromagnetismo o mundo é feito de partículas locais e um campo global queinterage com as partículas de forma local.Temos que formalizar estas idéias para poder descrever experiências de forma quantitativa. Parauma descrição formal do campo eletromagnético, temos que atribuir a cada ponto r do espaço epara cada instante t um valor de uma determinada grandeza. Resulta que precisamos, para umadescrição completa do eletromagnetismo, não apenas uma grandeza mas logo duas grandezasvetoriais. Desta forma o campo eletromagnético seria descrito por duas funções vetoriais de r et , isto é, uma função chamada campo elétrico, E ( r , t)e uma chamada campo magnético,B ( r , t). 1 É importante notar que o vetor posição r nestas expressões não depende do tempo! Oscampos existem em todo o espaço independente da presença de uma partícula no local r . Mas seuma partícula estiver no local r então o conhecimento dos valores dos campos permite calcular aforça que atua sobre a partícula. Esta força é F = qE( r,t) + qv × B( r,t)(8)onde v é a velocidade da partícula e q sua carga.Linhas de força do campo elétricoEste novo objeto físico "campo eletromagnético" parece ser demasiado sublime e incompreensívelpara nossa mente; não podemos vê-lo nem tocá-lo com as mãos. Mas há meios de visualizar ocampo elétrico experimentalmente. A primeira experiência desta aula tem como objetivo conhecerum método para tornar um campo elétrico visível e para conhecer então algumas configurações decampo.Na experiência vamos gerar um campo elétrico forte com ajuda de um gerador de alta tensão. Aregião de campo alto ficará numa vasilha que contém um líquido não condutor e disperso nolíquido grãos de poeira de um material não condutor. No caso usamos óleo e farinha de fubá. Paraentender o que acontece vamos desenhar alguma configuração do campo elétrico e alguns grãos depoeira. Neste desenho representamos os vetores E( r ) (vamos supor um campo que não dependado tempo) por setas desenhadas em diversas posições r . A seta desenhada representa o vetorE( r ) para o ponto r que corresponde à base da seta. É bom lembrar que este tipo de desenho énaturalmente apenas uma representação simbólica parecida com um diagrama de forças da FísicaI. Afinal o vetor E( r ) não é um deslocamento no espaço físico e portanto não é uma seta, massimbolicamente pode ser representado por uma seta.1 De fato B é pseudo-vetor (vetor axial).12