Paritian

Física

Calculadora da Lei de Gauss (Esfera Carregada)

Campo elétrico, potencial e fluxo a qualquer distância de uma esfera carregada, por dentro ou por fora, com o perfil do campo desenhado.

Resultados

Campo elétrico 8987,55 V/m
Carga encerrada 10 nC
Fluxo elétrico através dessa esfera 1129,41 V·m
Potencial elétrico 898,755 V
Campo à superfície 35 950,2 V/m
Como varia
Campo elétricoDistância ao centro 0,0 – 20,0. Campo elétrico: 0 → 2246,89Campo elétrico010 00020 00030 00040 0000,05,010,015,020,0Distância ao centro (cm)

A linha tracejada marca o valor que escreveu.

O que faz esta ferramenta

A lei de Gauss é a primeira das quatro equações de Maxwell: o fluxo elétrico através de qualquer superfície fechada é igual à carga lá dentro a dividir por ε₀. Numa esfera, a simetria faz o trabalho todo — por fora, o campo é exatamente o de uma carga pontual no centro, seja qual for o tamanho da esfera. É por dentro que os dois casos se separam: num condutor a carga fica toda à superfície e o campo é nulo, enquanto numa esfera maciça carregada por igual cresce em linha reta a partir do centro e atinge o máximo à superfície.

Fórmula

∮E·dA = Q_enc ÷ ε₀ · r ≥ R: E = kQ ÷ r² · r < R: E = kQr ÷ R³ (maciça) ou 0 (condutor)

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
qCarga elétricanC
rsRaio da esferacm
rDistância ao centrocm
kdOnde está a carga—
ECampo elétricoV/m
QECarga encerradanC
FLFluxo elétrico através dessa esferaV·m
VPotencial elétricoV
ESCampo à superfícieV/m

Exemplo resolvido

  • Carga elétrica10 nC
  • Raio da esfera5 cm
  • Distância ao centro10 cm
  • Onde está a carga1
  • Campo elétrico8987,55 V/m
  • Carga encerrada10 nC
  • Fluxo elétrico através dessa esfera1129,41 V·m
  • Potencial elétrico898,755 V
  • Campo à superfície35 950,2 V/m

Limitações

  • A fórmula assume uma geometria ideal — um fio ou bobina infinitamente longos, uma esfera perfeitamente uniforme — no vazio ou num material uniforme. As peças reais andam perto, mas as pontas, o metal à volta e os materiais magnéticos alteram o campo.
  • Misturar unidades é a causa de erro mais comum. Converta todos os valores para as unidades indicadas ao lado de cada campo antes de calcular.