Explique a seguinte afırmaçao: Em uma situaçao de equilíbrio estático, o campo elétrico resultante na superfície de um condutor não pode ter componente paralelo à superfície, porque isso violaria a condição de equilíbrio estático das cargas sobre a superfície. Essa afirmação seria válida para o campo elétrico resultante na superfície de um isolante? Explique seu raciocínio e diga qual é a razão de qualquer diferença encontrada entre o caso do condutor e o caso do isolante.
Passo 1
Beleza! O enunciado quer que a gente entenda por que, num condutor em equilíbrio estático, o campo elétrico na superfície não tem componente paralela (porque, se tivesse, as cargas móveis iam se mexer e quebrar o equilíbrio). A pergunta é: isso vale também para um isolante? Vamos usar conceitos de eletrostática: condição de equilíbrio, movimento de cargas livres (no condutor) e falta de mobilidade de cargas no isolante, além das condições de contorno para o campo elétrico.
Passo 2
Primeiro, o caso do condutor. Num condutor em equilíbrio estático:
- As cargas são livres e se movem até onde o campo interno for zero.
- Se existisse componente tangencial do campo na superfície, essas cargas correriam sobre a superfície até anular esse componente.
- Logo, em equilíbrio, a componente paralela do campo na superfície do condutor tem de ser zero:
Isso garante que não há força elétrica tangencial para “empurrar” as cargas.
Passo 3
Agora o isolante. Num material isolante as cargas estão presas (ou muito pouco móveis), então:
- Mesmo que haja um campo tangencial na superfície do isolante, as cargas não saem correndo para anulá-lo.
- As condições de contorno da eletrostática (derivadas de Maxwell) dizem que a componente tangencial do campo elétrico é contínua na superfície de qualquer material:
3. Nada obrigaa ser zero no isolante, pois não existem cargas livres que se movimentem para cancelar esse componente.
Resposta
A afirmativa sobre “não ter componente paralela” vale para condutores porque as cargas livres se movem até anular qualquer
e restabelecer o equilíbrio. No isolante, as cargas não se deslocam livremente, então um campo tangencial pode existir sem violar o equilíbrio estático.