Campo Elétrico e Força Elétrica

Boa noite, gostaria de entender o efeito que o campo elétrico causa na carga de prova melhor, levando em conta que também há força elétrica. Não achei nenhuma explicação no meu livro e vi em videoaulas que não devemos misturar os dois já que são unidades de medida diferentes, então seria como tentar somar litros com metros. Acontece que se os dois podem causar os mesmos efeitos (atração ou repulsão), eles devem interferir um com o outro, não? Por exemplo, o que aconteceria com uma carga de prova negativa em um campo gerado por uma carga positiva? E se o campo e a força interferissem um com o outro, há maneira de calcular uma "resultante"?

Oi, como vai.
 Acontece que em uma carga de prova positiva, o sentido da força elétrica é igual ao sentido do campo elétrico.
 Já para cargas de prova negativa, os vetores da força elétrica e campo elétrico são contrários.

                                     
                                     

Sim, mas o que vai acontecer com ela? Ela será atraída pela esfera positiva e sofrerá repulsão por conta do campo elétrico, então ela vai se afastar ou se aproximar da esfera positiva?

O campo elétrico é um campo transmissor de forças, o que se traduz na relação entre carga fonte e a carga de prova. Para sua dúvida eu acredito que tem de se associar a energia potencial elétrica que é medido em joules.

Opa bom dia, não sei muito sobre mas acredito que como eu, quando estava estudando esta área, me deixou muito confuso como de fato o campo elétrico funciona. Acho que sua duvida esta relacionado a como ira funcionar o "somatório" do campo elétrico da carga puntiforme e a de prova, certo? Bom, a ideia é que em duas cargas, independente de se são positivas ou negativas, seus campos iram interagir entra si, podemos observar tal interação de maneira mais solida quando temos duas cargas puntiformes, por exemplo:

Neste caso, imaginemos que você coloque uma carga de prova neste sistema, por exemplo:

Agora, é evidente que esta carga ira sentir uma força, mas agora surge duas perguntas, em que direção e porque ela ira sentir uma força?

O que acontece é que, cargas puntiformes naturalmente criam um campo elétrico, e quando cargas estão neste campo elas irão sentir uma força, é como o campo gravitacional, tudo ao redor do sol sente uma força gravitacional por estar no seu campo gravitacional, aqui não é diferente. Então a principio o cerne do conceito é interpretar que o campo em si apenas ira criar uma força em cargas nele inseridas.

Agora, sabendo de onde vem esta força, podemos concluir então que neste exemplo acima esta carga ira ser influenciada pelo campo elétrico tanto da negativa como da positiva, perceba que o campo elétrico das duas cargas puntiformes se cruzam varias e varias vezes(só não representei para não poluir o desenho), e a carga de prova esta em um deste cruzamentos. Bom neste caso não devemos esquecer que o campo, como acima representado, é uma grandeza vetorial, e como toda grandeza vetorial, elas podem se "somar", analise que em diferentes pontos deste exemplo acima teremos situações diversas, quanto mais próximo da origem de um dos campos, qualquer que seja ele, maior a influencia do campo elétrico na carga de prova.

A carga em si então, em pontos diferentes sentira influencias diferentes, isto se da justamente porque os campos são uma grandeza vetorial! Logo esta carga, no exemplo acima, estará sendo influenciada pelo campo elétrico negativo em uma direção, e o campo positivo estará influenciando em outra, é como se fosse duas forças(mas lembre-se o campo não é uma força) sendo aplicada em uma esfera, terá neste caso um campo elétrico resultante naquele ponto:

O vetor verde é a influencia do campo elétrico positivo, e o laranja a do campo elétrico negativo.

Agora, como dito antes, estas influencias elétricas na carga irão evidentemente ter uma influencia resultante, podemos calcula-la na ideia de vetor resultante, porem existe outro "meio" por assim dizer, que são as linhas de força. Linhas de forças nada mais é do que um campo resultante da influencia de dois campos ou mais, fica mais fácil de entender com uma imagem:

Esta linhas são as linhas de força. Observe que nada mais é do que uma resultante da influencia dos dois campos, mas a vantagem das linhas de força é que em qualquer ponto delas já temos um somatório de vetores, as linhas de força na verdade são o somatório de vetores em cada ponto, e ao fazer isto em cada ponto você ira observar que ficará como no exemplo acima. Agora apresentado isto podemos de fato observar a influencia resultante na carga de prova:

Como eu havia dito, agora as próprias linhas ali desenhadas já representam o campo resultante em cada ponto, no caso de nossa carga de prova, ela ira sentir uma influencia tangente e de mesmo sentido as linhas de força:

Agora, o que deve vir na cabeça é que, observe atentamente que o campo resultante, em verde, na carga de prova, esta no sentido direito, mas isto fara com que a carga elétrica fique no sentido ao campo negativo? O que sabemos é que ao colocar uma carga de prova negativa em um campo elétrico negativo esta carga ira sofrer repulsão, logo não faz sentido o campo estar no sentido da carga negativa, pois neste caso ela estaria sendo atraída para a carga negativa.
Bom, o que acontece aqui é que o problema não esta no campo resultante, mas sim na nossa ideia pré-concebida que a força ira ser no mesmo sentido do campo, mas observe que se fosse nesta situação não faz sentido, então por convenção dizemos que a força que surge em uma carga de prova negativa, por um campo elétrico, não terá o mesmo sentido deste campo, ela terá sentido contrario!  

Então a ideia é que, aquela força só surgiu pelo campo elétrico, mas por convenção, sabemos que em cargas negativas a força resultante de um campo sempre será no sentido contrario dele.

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Agora na influencia do campo da carga de prova e a carga puntiforme não ira mudar a ideia, imagine desta vez então que só temos uma carga puntiforme e uma de prova:

O que ira ocorrer, como vimos antes é que sim, a carga de prova ira sentir uma força devido ao campo elétrico da carga puntiforme positiva. Mas o contrario também é verdade, toda carga cria um campo elétrico, logo, a de prova também!

Mas perceba que o campo pela de prova produzido é bem menos intenso que a da carga puntiforme positiva, entretanto ainda podemos fazer as linhas de força deste sistema:

É visualmente diferente do exemplo anterior, pois a carga de prova tem bem menos carga do que a puntiforme, por isso que são poucas linhas de força que saem da carga positiva e chegam na negativa. Mas existe sim a influencia da de prova em si. Agora, a força ira surgir a partir deste campo, seguindo a mesma ideia que passei anteriormente teremos um campo resultante em cada ponto. Lembrando que os dois terão um campo resultante:

Agora é só orientar a forças que surgem do campo corretamente, lembrando que nas cargas negativas o sentido da força originada pelo campo é no sentido contrario dele:

E sim, as duas serão atraídas igualmente, pode-se ate mesmo aplicar a lei da ação e reação ai, onde a carga positiva gera uma força na negativa e assim ela também sentira uma força de igual intensidade. Alias observe a formula que relaciona campo com força que é: Fr = Eq . Q; Como ambas sentirão a mesma força observe que não sentirão a mesma intensidade de campo, pois a carga positiva em mais carga "Q", logo para uma força "Fr" ela terá um campo elétrico resultante "Eq" pequeno.

Perdão por ter escrito tanto, não soube bem como resumir, espero que tenha ajudado, se não, poderia refazer sua pergunta para ver se entendo melhor? Muito obrigado!

Resumindo:

A força de atração ou repulsão entre duas cargas aparece, devido ao campo elétrico de cada uma delas.

O mesmo acontece com a força de atração entre a Terra e um corpo: ela aparece devido ao campo gravitacional.

E o mesmo acontece com a força de atração ou repulsão entre os polos de dois imãs ou entre um imã e um metal: ela aparece devido aos campos magnéticos.

O conceito de campo foi criado pelos cientistas para explicar as forças de atração ou repulsão entre corpos.

Valeu!