(Ques. 18 do Cap. 23 - Física 3 Young & Freedman - 12a Edição)
Um cabo de transmissão de alta voltagem cai sobre um carro, de modo que a superfície inteira do carro passa a ser uma superficie equipotencial com 10000 V em relação ao solo. O que ocorre com um ocupante do carro quando (a) ele está sentado no interior do carro? (b) Quando ele desce do carro? Explique seu raciocínio.
Passo 1
O enunciado diz que um cabo de alta voltagem faz a superfície do carro ficar toda no potencial de
em relação ao solo (que está em
). O conteúdo envolvido é eletrostática de condutores em equilíbrio: sabemos que dentro de um condutor em equilíbrio eletrostático a intensidade do campo elétrico é zero e toda a carga se distribui na superfície, fazendo dessa superfície uma superfície equipotencial.
Passo 2
Quando o ocupante está sentado dentro do carro, ele também está num mesmo condutor em equilíbrio. Logo, em todo ponto interno (incluindo o interior do carro) o campo elétrico é
e não há diferença de potencial entre qualquer ponto do corpo do ocupante e a superfície interna do carro. Assim, não passa corrente através dele e ele permanece seguro.
Passo 3
Ao descer do carro, o ocupante toca simultaneamente a parte metálica do carro (em
) e o solo (em
), estabelecendo uma diferença de potencial
Esse
faz com que uma corrente elétrica flua através do corpo do ocupante para o solo, causando choque elétrico. Mesmo que ele pise primeiro com um pé e depois com o outro, pode haver diferença de potencial entre os dois pontos de contato no solo (risco de “step voltage”), também perigosa.
Resposta
(a) Dentro do carro o ocupante está em região sem campo (
) e sem diferença de potencial em todo o seu corpo, logo ele está seguro.
(b) Ao descer, ele conecta o carro ( ) ao solo (
) através do seu corpo, criando uma diferença de potencial de
e sofrendo choque elétrico.
(b) Ao descer, ele conecta o carro (