Enunciado

Um tubo Geiger consiste em dois elementos, uma casca cilíndrica metálica e longa e um fio metálico esticado e longo com o mesmo eixo central. Considere o tubo como se o fio e o cilindro fossem infinitamente longos. O fio central está carregado positivamente e o cilindro externo está carregado negativamente. A diferença de potencial entre o fio e o cilindro é 1,00 kV. (a) Quais são a direção e o sentido do campo elétrico dentro do tubo? (b) Qual elemento está no maior potencial? (c) Qual(is) é(são) a(s) forma(s) das superfícies equipotenciais no interior do tubo? (d) Considere as duas superfícies equipotenciais descritas na Parte (c). Suponha que a diferença de potencial entre elas é de 10 V. Estas superfícies equipotenciais próximas ao fio central teriam o mesmo espaçamento se elas estivessem próximas ao cilindro externo? Se a resposta for não, onde, no tubo, estão as superfícies equipotenciais que estão mais afastadas? Explique sua resposta.

Passo 1

Fala galera, tudo beleza? Essa questão trata sobre superfícies equipotenciais. Lembre-se que uma superfície equipotencial é o lugar geométrico em que o potencial elétrico é sempre constante.

  1. A direção do campo elétrico é radial! Isso ocorre pela simetria do problema. O sentido é do fio para o cilindro, já que o campo elétrico sempre nasce na carga positiva e morre na carga negativa.
  2. O elemento que está a um maior potencial elétrico é o fio, pois ele está positivamente carregado.
  3. Pela simetria, a forma das superfícies equipotenciais devem ser cilindros concêntricos com o cilindro interno.
  4. Passo 2

  5. Não! Lembre-se que o campo elétrico depende de 1 / r . Sendo assim, o campo elétrico vai diminuindo conforme vamos nos afastando do fio, de modo que o afastamento entre as superfícies equipotenciais vai aumentando. Lembre-se que quando mais juntas estão as superfícies equipotenciais, maior é o módulo do campo elétrico.

Resposta

  1. Radial, apontando do fio para o cilindro.
  2. O fio.
  3. Cilindros concêntricos com o fio interno.
  4. Não.
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