Exercícios Resolvidos de Condutor Carregado

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentos de Física, Volume 3, 8º ed. Rio de Janeiro: LTC , 2008, pp 70-17.

Os veículos espaciais que atravessam os cinturões de radiação da Terra podem interceptar um número significativo de elétrons. O acúmulo de cargas resultante pode danificar componentes eletrônicos e prejudicar o funcionamento de alguns circuitos. Suponha que um satélite esférico feito de metal com 1,3   m de diâmetro, acumule 2,4   μ C de carga.

(a) Determine a densidade superficial de carga do satélite

(b) Calcule o módulo do campo elétrico nas vizinhanças do satélite devido à carga superficial.

Passo 1

Lembrar que, como o satélite é feito de metal, o material é condutor e, por isso, as cargas se concentram todas em sua superfície e de maneira uniforme. Por isso, podemos calcular a densidade superficial simplesmente dividindo a carga pela área:

σ = Q 4 . π . R 2 = 2,4.10 - 6 4 . π . 1,3 2 2 = 4,5 . 10 - 7 C m 2  

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Para calcular o módulo do campo elétrico nas vizinhanças do satélite, podemos usar a fórmula:

E = σ ϵ 0 = 4,5.10 - 7 C m 2 8,85.10 - 12 C 2 N . m 2 = 5,1.10 4 N / C

Resposta

(a)   σ = 4,5 . 10 - 7 C m 2

(b)   E = 5,1.10 4 N / C

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