Fala, galera! Nesta aula, vamos resolver algumas questões sobre condutor em equilíbrio eletrostático. Antes, porém, vamos revisar rapidamente alguns conceitos e fórmulas importantes desse campo da Eletrostática. Acompanhe! Show
Um corpo condutor está em equilíbrio eletrostático quando não há movimento de cargas elétricas (elétrons) por ele. Quando isso acontece, o campo elétrico resultante no interior do corpo é nulo (E = 0). Além disso, o potencial elétrico (V) em todos os pontos do interior e da superfície é constante (VA = VB = VC…). Nesta situação, outro ponto importante é que o vetor campo elétrico é perpendicular à superfície do condutor. Isso porque essa superfície é equipotencial (todos os pontos têm o mesmo potencial).  Por fim, as cargas elétricas em excesso ficam distribuídas na superfície externa do corpo. Blindagem EletrostáticaVeja a figura: Considere um condutor oco X em equilíbrio eletrostático. No interior de X existe um corpo Y. Como o campo elétrico no interior de qualquer condutor em equilíbrio eletrostático é nulo, o corpo X protege o corpo Y de ações elétricas externas, realizando uma blindagem eletrostática. Esse fenômeno também é chamado de Gaiola de Faraday. Poder das pontasObserve: Como o excesso de carga fica distribuído na superfície do corpo, a densidade superficial de cargas (carga/área) em um condutor é maior na superfície com menor raio de curvatura. Na região mais pontiaguda há maior concentração de cargas. Em torno dela, o campo elétrico é mais intenso (EB > EA). Potencial elétrico de esfera eletrizadaQuando falamos de esferas eletrizadas, devemos considerar quatro regiões: Fora da esfera: para calcular o potencial elétrico que uma carga Q gera em um ponto em um distância d do lado de fora da esfera, vamos considerar que toda a carga da esfera está concentrada no meio dela. Nesse caso, usaremos: Próximo da esfera: quando um corpo está muito próximo da esfera, consideramos que a distância d é aproximadamente igual ao raio (d ≅ R). Assim: Na superfície ou dentro da esfera: os potenciais em quaisquer pontos na superfície ou dentro de um corpo em equilíbrio são iguais. Portanto: Campo elétrico de esfera eletrizadaAssim como acontece com o potencial elétrico, temos quatro situações para o campo elétrico: Fora da esfera: para calcular o campo elétrico que uma carga Q gera em um ponto em um distância d do lado de fora da esfera, vamos considerar que toda a carga da esfera está concentrada no meio dela. Temos a fórmula: Próximo da esfera: novamente vamos considerar que a distância é semelhante ao raio: Na superfície da esfera: o campo elétrico na superfície cai pela metade em relação ao campo que está próximo a ela: Dentro da esfera: como vimos, o campo elétrico é nulo (Einterno = 0). Equilíbrio eletrostático entre esferasVamos ver como calcular a quantidade de carga depois que as esferas são colocadas em contato. Veja a figura: Veja que A e B têm raios diferentes. Elas têm, respectivamente, cargas QA e QB e potenciais elétricos VA e VB. Esses potenciais eram dados pelas fórmulas: Quando colocamos as duas esferas em contato por meio de um fio condutor, elétrons passam de uma esfera a outra até que ambas fiquem em equilíbrio eletrostático. Em outras palavras, as esferas passarão a ter o mesmo potencial elétrico (V’A = V’B). Note, porém, que as cargas continuarão não sendo iguais (Q’A ≠ Q’B). Então: Nessas situações, no final, após o equilíbrio ser alcançado, fica com mais carga a esfera que tem maior raio. Por óbvio, se as esferas forem iguais, as cargas se igualarão. Exercícios sobre condutor em equilíbrio eletrostáticoQuestão 1Uma esfera condutora, de raio igual a 90 cm, está eletrizada com carga de módulo Q. Sabe-se que o potencial elétrico em seu interior vale 180 V. a) Qual o potencial elétrico em um ponto situado na superfície da esfera? Sabemos que o potencial na superfície é igual ao potencial no interior. Ou seja, vale 180 V. b) Determine a quantidade de carga elétrica esfera. Dados: e = 1,6.10-19 C; K0 = 9,0.109 N.m²/C² Vamos usar a fórmula para encontrar o potencial na superfície ou no interior da esfera: Q = 16.10-9 C Questão 2Uma esfera condutora, oca, encontra-se eletricamente carregada e isolada. Para u m ponto de sua superfície, os módulos do campo elétrico e do potencial elétrico são 400 N/C e 40 V. Qual a intensidade do campo elétrico para um ponto localizado no centro da esfera? Sempre que for perguntado o campo elétrico dentro de um corpo eletrizado em equilíbrio eletrostático é sempre nulo. Einterno = 0. Questão 3(UFV-MG) Durante uma tempestade, um raio atinge um ônibus que trafega por uma rodovia. Pode-se afirmar que os passageiros: a) não sofrerão dano físico em decorrência desse fato, pois a carroceria metálica do ônibus atua como uma blindagem eletrostática, tornando o campo elétrico interno nulo. b) serão atingidos pela descarga elétrica, em virtude da carroceria metálica ser boa condutora de eletricidade. c) serão parcialmente atingidos, pois a carga será homogeneamente distribuída na superfície interna do ônibus. d) não sofrerão dano físico em decorrência desse fato, pois os pneus de borracha asseguram o isolamento elétrico do ônibus. e) não serão atingidos, pois os ônibus interurbanos são obrigados a portar um pára-raios em sua carroceria. RESOLUÇÃO: Nada acontece, pois a casca do ônibus atua como condutor em equilíbrio eletrostático, de maneira que toda descarga elétrica passa pela superfície. Há, portanto, uma blindagem eletrostática. RESPOSTA: D Espero que você tenha entendido um pouco melhor como resolver exercícios de condutor em equilíbrio eletrostático. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias,entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você! SAIBA MAIS Me acompanhe nas redes sociais: curta a minha página no Facebook, me siga no Instagram, se inscreva no Youtube e participe do meu canal oficial no Telegram. Como é o campo elétrico no interior de um condutor eletrizado em equilíbrio?No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo.
Como é o campo elétrico no interior de um condutor?No interior de materiais condutores em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo. De facto, enquanto o campo elétrico não for nulo no interior do condutor, haverá movimento organizado de carga no sentido de o anular.
Quando um condutor está em equilíbrio eletrostático suas cargas elétricas estão em?Um corpo condutor está em equilíbrio eletrostático quando não há movimento de cargas elétricas (elétrons) por ele. Quando isso acontece, o campo elétrico resultante no interior do corpo é nulo (E = 0).
Quando um condutor está em equilíbrio eletrostático PodeUm bom condutor possui elétrons livres. Se esses elétrons não apresentarem nenhum movimento ordenado, diremos que o condutor está em equilíbrio eletrostático. Para que isso ocorra, o campo elétrico no interior do condutor deve ser nulo pois se o campo fosse diferente de zero, provocaria movimento dos elétrons.
O que ocorre com o campo elétrico é potencial no interior de um condutor?Como o campo elétrico é nulo dentro do condutor isolado, não existem linhas de campo elétrico, e o potencial em todos os pontos dentro do condutor é o mesmo. O fluxo em qualquer parte dentro do condutor também é nulo e, assim, de acordo com a lei de Gauss, não pode existir carga em nenhum ponto dentro do condutor.
Porque o campo elétrico no interior do condutor é nulo?Blindagem eletrostática é o fenômeno físico que faz com que o campo elétrico seja sempre nulo no interior dos materiais condutores. Isso ocorre devido à forma como as cargas elétricas distribuem-se ao longo da superfície dos condutores em equilíbrio eletrostático.
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Como é o campo elétrico no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático?
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