- Uma esfera condutora isolada cujo raio
é
possui uma carga
. a) Qual é a energia potencial armazenada no campo elétrico desse condutor carregado? b) Qual é a densidade de energia na superfície da esfera?
Passo 1
O enunciado diz que temos uma esfera condutora isolada de raio
contendo carga total
.
Conteúdo: energia eletrostática armazenada no campo de uma carga distribuída e densidade de energia no campo elétrico.
O que vamos usar:
– Capacitância de uma esfera isolada .
– Energia armazenada em um capacitor .
– Campo elétrico fora da esfera .
– Densidade de energia no campo .
Conteúdo: energia eletrostática armazenada no campo de uma carga distribuída e densidade de energia no campo elétrico.
O que vamos usar:
– Capacitância de uma esfera isolada
– Energia armazenada em um capacitor
– Campo elétrico fora da esfera
– Densidade de energia no campo
Passo 2
Primeiro calculamos a energia potencial
usando
com
e
.
Agora inserimos os valores numéricos (
,
,
):
Passo 3
Agora a densidade de energia na superfície, onde
. Usamos
Então
Substituindo numericamente:
Resposta
(a)
(b)
(b)