Uma partícula de carga
é colocada do lado de fora de uma placa neutra condutora de grandes dimensões. Em qualquer ponto da placa, o campo elétrico produzido pelas cargas da superfície aponta
Escolha uma opção:
◯ a. Nenhuma das respostas.
◯ b. para longe da carga
.
◯ C. para a carga
.
◯ d. para a superfície.
◯ e. para longe da superfície.
◯ a. Nenhuma das respostas.
◯ b. para longe da carga
◯ C. para a carga
◯ d. para a superfície.
◯ e. para longe da superfície.
Passo 1
O enunciado nos dá as seguintes informações:
- Há uma partícula com carga
, colocada do lado de fora de uma placa condutora neutra de grandes dimensões. - Pergunta: em qualquer ponto da placa, em que direção aponta o campo elétrico produzido pelas cargas da superfície da placa?
Nota: o enunciado não especifica o sinal de
,. Vou assumir inicialmente o caso usual (e mais didático)
, e, quando relevante, comentar o efeito do sinal contrário.
Passo 2
Conceito essencial (explicado devagar e com calma).
- Num condutor em equilíbrio eletrostático, as cargas móveis (elétrons) se redistribuem até que o campo elétrico no interior do condutor seja nulo. Ou seja, o campo elétrico resultante total dentro do material condutor vale zero.
- Essa redistribuição gera cargas induzidas na superfície da placa: do lado voltado para a carga externa aparece carga induzida de sinal oposto ao de
, (se aparecem cargas negativas nessa superfície próxima), e no lado oposto aparecem cargas de sinal igual ao de , (para garantir neutralidade total).
Passo 3
Relacionamento entre os campos (passo chave, com explicação das letras).
- Denotar por
o campo no interior do condutor produzido apenas pela carga externa , (isto é, se a placa não existisse). - Denotar por
o campo no interior do condutor produzido apenas pelas cargas induzidas na superfície da placa. - No interior do condutor, o campo total deve ser zero, portanto vale a identidade
- Dessa igualdade segue imediatamente que
ou seja, o campo produzido pelas cargas da superfície tem a mesma intensidade do campo da carga externa nesse ponto, mas direção oposta.
Passo 4
Interpretação geométrica da direção (aplicando ao caso
,).
- Se
, o campo nos pontos do interior do condutor aponta, em geral, para fora do ponto em direção ao espaço (isto é, “afastando-se” de ). Assim aponta na direção contrária — isto é, apontando em direção a . - Portanto, para
, o campo produzido pelas cargas da superfície, em qualquer ponto do condutor (da placa), aponta em direção à carga .
Passo 5
Observação sobre o sinal de
, (para fechar a intuição).
- Se
, a argumentação análoga mostra que no interior aponta em direção a , e então aponta em sentido oposto a . Ou seja, a direção de é oposta à direção do campo da carga externa. - Mas normalmente, em exercícios desse tipo, assume-se
ou interpreta-se que o campo das cargas de superfície é oposto ao campo produzido por no interior; a resposta pedida costuma ser que o campo das cargas de superfície aponta "para a carga ".
Resposta
(c)