Equilíbrio Eletrostático
Definição: Um condutor está em equilíbrio eletrostático quando não há fluxo ordenado dos elétrons livres em seu interior. • • • •
As cargas elétricas distribuem-se na superfície externa do condutor O campo no interior do condutor é nulo. O potencial no interior é o mesmo para qualquer ponto. a concentração de cargas é maior nas regiões pontiagudas. (poder das pontas) E +
+++ + + +
+
E
+
+ +
E
+
+
+
E E
+
+
Para raios
Condutor Esférico +
Campo (E)
+
+
+
+ +
No interior da esfera
E 0
Na superfície da esfera
E
No exterior da esfera
E
K .Q 2R 2 K .Q d
2
Potencial (V)
V
K .Q R
V V
K .Q R
K .Q d
Diagrama E x d E
E 0
Exterior
Interior
E
K .Q Superfície 2R 2
E
K .Q
Grandeza Vetorial
Superfície Exterior
d2
Interior R
d
Diagrama E x V E
K .Q Interior V R
Superfície
V
K .Q Superfície R
V
K .Q d
Grandeza Escalar
Q>0
R
Exterior
d
Diagrama E x V R d
Q<0
E
V
K .Q Interior R
V
K .Q Superfície R
V
K .Q d
Exterior
Grandeza Escalar
Rigidez Dielétrica – Grandeza física que relaciona a capacidade que o ar tem de não permitir descargas elétricas, ou seja, a capacidade de isolamento do ar. Quando a rigidez dielétrica é vencida, o ar se torna condutor e com isso ocorrem descargas elétricas conhecidas por raio. Blindagem Eletrostática – Qualquer corpo que esteja no centro de uma esfera, possui campo elétrico nulo, dizemos que está sob efeito de uma Blindagem Eletrostática.
E=0
Exercícios 10.01 Um condutor esférico carregado eletricamente está em equilíbrio eletrostático. A respeito do campo elétrico no seu interior, é correto afirmar: b) É sempre nulo 10.02 (UNIMEP-SP) Considere uma esfera condutora isolada e eletrizada com uma carga +Q. Assim sendo, pode-se então afirmar que: e) O campo elétrico no interior da esfera é nulo. 10.03 Considere um condutor (de forma qualquer) eletrizado, em equilíbrio eletrostático. Das afirmativas seguintes, assinale aquela que não é verdadeira. d) Em qualquer ponto exterior ao condutor e próximo a superfície, o campo elétrico tem mesmo valor.
10.06 (FAU-SP) Uma esfera metálica é eletrizada negativamente. Se ela se encontra isolada, sua carga: e) Distribui-se uniformemente por sua superfície 10.12 (UFAC) Uma esfera metálica encontra-se eletrizada, em equilíbrio eletrostático. Sabe-se que o potencial de um ponto da superfície desta esfera vale 220 V e o raio é de 10 cm. Podemos então concluir que a intensidade do campo elétrico e o potencial no centro da esfera valem, respectivamente d) Zero e 220 V
K .Q Interior R K .Q Superfície V R V
V
K .Q d
Exterior
10.17 (MACK-SP)
V 1,44.103
V(103v)
R 5cm V
0
5
10 d(cm)
-0,72
R 5.102 m
K .Q R
1,44.10 3
9.109.Q 5.102
1,44.103.5.102 9.109.Q 7,20.101 9.109.Q
-1,44
72 9.10
Dados: Carga do elétron = -1,6.10-19 C Carga do próton = + 1,6.10-19 C
Ao eletrizar-mos uma esfera metálica no vácuo (K0 = 9.109 N.M2/C2), o potencial elétrico V por ela adquirido, em relação ao infinito, varia em função da distância d ao seu centro, conforme gráfico acima. Dessa forma, podemos afirmar que nessa esfera existem:
9
Q
8.109 Q
Q n.e 8.109 n.1,6.1019 n
8.109 1,6.10 19
n 5.109.1019
n 5.1010 elétrons d)
10.20 Os geradores de Van de Graff permitem obter potenciais de até 10 milhões de volts quando imersos no vácuo (K0 = 9.109 N.m2/C2). Se a esfera de um gerador tem um raio de 1,8 m, qual a carga fornecida a esta esfera para adquirir um potencial de 10 milhões de volts?
V
K .Q R
10000000
18.106 9
9.10 .Q 1,8
9.109.Q 10 1,8 7
1,8.107 9.109.Q 1,8.107 9.10
9
Q
9.10
9
Q
2.106.109 Q
Q 2.103 C
Alguém que talvez seja importante para vocês
Alguém que é importante para vocês
“Os jovens precisam enxergar os singelos momentos, a força que surge nas perdas, a segurança que brota no caos, a grandeza que emana dos pequenos gestos. As montanhas são formadas por ocultos grãos de areia.” Disponível no site: www.professoresms.com www.pessoal.educacional.com.br/jgodinhos