(4)(b)Discuta a validade do conceito de linhas de campo fazendo referência à lei de Coulomb.

Passo 1

Beleza, o enunciado pede para a gente discutir se o conceito de linhas de campo faz sentido, usando a lei de Coulomb como referência. Isso cai em Eletrostática: precisamos conhecer o que é campo elétrico, como a lei de Coulomb descreve a força entre cargas e como traduzimos esse campo em “linhas”.

Passo 2

Primeiro, o que é campo elétrico e linhas de campo?
  • Campo elétrico: em cada ponto do espaço, é um vetor que indica a força que uma carga de teste sofreria ali.
  • Linhas de campo: são desenhos que mostram trajetórias tangentes ao vetor campo em cada ponto, com densidade de linhas indicando a intensidade.

Passo 3

Agora, a lei de Coulomb diz que duas cargas puntiformes vec F = k,q1 q2r^2,hat r e , separadas por distância , se atraem ou se repelem com força
Onde é a constante eletrostática e é o vetor unitário do ponto de origem até o ponto de aplicação.

Passo 4

Como a gente obtém o campo elétrico de uma carga puntual?
Basta dividir a força pela carga de teste vec E = vec Fq0 = k,qr^2,hat r :
Isso nos dá um campo radial que varia com .

Passo 5

E as linhas de campo?
  • São só um desenho que agrupa várias setinhas de .
  • Quanto mais próximas, maior o módulo de .
  • Elas começam em cargas positivas e terminam em negativas.

Passo 6

Discutindo a validade:
  1. Linha de campo não é algo físico, é só uma representação gráfica do vetor .
  2. A densidade de linhas segue a mesma lei : quanto mais longe da carga, mais espaçadas elas ficam, refletindo a queda do campo.
  3. A superposição de linhas para várias cargas obedece ao princípio de superposição da lei de Coulomb.
  4. Limitações: não dá pra mostrar exatamente o valor de em cada ponto só com as linhas; é qualitativo.

Resposta

O conceito de linhas de campo é totalmente válido como ferramenta de visualização, porque reflete direções e intensidades dadas pela lei de Coulomb (campo decai como e se soma por superposição). Mas essas linhas não existem de fato no espaço – elas são só um artifício gráfico. Elas cumprem bem o papel de mostrar a geometria do campo elétrico gerado por cargas puntiformes, desde que a gente saiba que é um modelo qualitativo e não uma entidade física real.

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