5ª questão - Um condutor neutro tem uma cavidade oca dentro dele. Dentro desta cavidade há uma carga de + 10   µ C que não toca o condutor. Não há outras cargas nas proximidades. Qual afirmação sobre esse condutor é verdadeira?

A) A superfície interna do condutor carrega uma carga de - 10   µ C e sua superfície externa não carrega carga em excesso.

B) A superfície interna e externa do condutor contêm cargas de - 5   µ C .

C) O campo elétrico resultante dentro do material do condutor aponta para longe da carga de + 10   µ C .

D) A superfície externa do condutor contém + 10   µ C de carga e a superfície interna contém - 10   µ C .

E) Ambas as superfícies do condutor não carregam excesso de carga porque o condutor está descarregado.

Passo 1

Iae, meus queridos! Está com dificuldades nessa questão? Não se preocupe! Estamos aqui para ajudar 😉

O que temos para essa questão é um objeto condutor NEUTRO e oco. Dentro desse condutor, existe uma carga de + 10   µ C que não encosta no condutor.

A partir daí, temos que analisar algumas afirmações e dizer qual é a verdadeira.

O que acha? Podemos fazer assim? 🤔

Antes de tudo, vamos pensar no nosso objeto. No enunciado foi dito que ele é um condutor neutro, ou seja, o número de elétrons é igual o numero de prótons e por ser condutor, significa que as cargas podem se movimentar livremente no objeto.

Entendeu? 😎

Passo 2

Para facilitar nosso entendimento, vamos imaginar que nosso objeto é uma casca esférica condutora e oca, como por exemplo

Vamos começar a analisar as afirmações? 👀

Na alternativa A) é dito que a superfície interna do condutor carrega uma carga de - 10   µ C e sua superfície externa não carrega carga em excesso.

O que você acha? 🤔

Sabemos pela Lei de Coulomb que cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. Assim como temos uma casca esférica neutra que em seu interior existe uma carga positiva, certamente as cargas negativas da casca serão atraídas e as positivas serão repelidas.

Logo faz sentido que na superfície interna da casca, a carga seja de - 10   µ C , mas se na superfície externa não houvesse excesso de cargas, a casca esférica não seria neutra, não é?

Então, por esse motivo, podemos afirmar que a alternativa A) é falsa!

Entendeu? 😁

Passo 3

Vamos analisar a alternativa B) que nos diz que a superfície interna e externa do condutor contêm cargas de - 5   µ C .

Será mesmo?? 🤔

Com base no que dizemos no item anterior, as cargas opostas se atraem e as cargas de mesmo sinal se repelem. Então como é possível uma casca neutra ter uma carga de - 5   µ C na superfície interna e externa ao mesmo tempo?

Pra isso acontecer, a casca esférica não poderia ser neutra, concorda?

Então a alternativa B) também é falsa!

Entendeu essa parte? 😉

Passo 4

Na alternativa C) diz que o campo elétrico resultante dentro do material do condutor aponta para longe da carga de + 10   µ C .

Que tal? 😅

Essa alternativa diz a respeito de dentro do material da casca esférica, ou seja, não da parte oca, mas sim no espaço entre o raio interno e o raio externo.

A casca esférica é neutra, não é? Então lembra qual é o campo elétrico dentro de um condutor neutro? É 0 , correto?

Dentro de qualquer condutor neutro, o campo elétrico é nulo, portanto, o campo não aponta para nenhum lado.

Logo, a afirmação C) também é falsa!

Tranquilo até aqui? 🤔

Passo 5

Na alternativa D) diz que a superfície externa do condutor contém + 10   µ C de carga e a superfície interna contém - 10   µ C .

Acha que agora vai? 😎

Partindo da ideia que debatemos nos itens anteriores, as cargas iguais se repelem e as cargas opostas se atraem. O que acontece é que como a casca esférica é eletricamente neutra (o número de elétrons é igual ao número de prótons) a carga interna de + 10   µ C atrai as cargas negativas que estão na casca esférica e repele as cargas positivas da mesma.

Assim, as cargas negativas se aproximam do interior da casca, ou seja, na superfície interna pois são atraídas pela carga no interior da casca e as cargas positivas se aproximam da superfície externa pois são repelidas pela carga no interior da casca.

Com isso, vemos que a alternativa D) é verdadeira!

Interessante, não é? 😁

Passo 6

Por fim, vamos ver porque a alternativa E) é falsa.

Ela nos diz que ambas as superfícies do condutor não carregam excesso de carga porque o condutor está descarregado.

Hã?? 🤔🤔

A confusão que pode ocorrer nessa alternativa é que no enunciado diz que o condutor é neutro, mas isso não significa que ele está descarregado.

O condutor é neutro pelo motivo de o numero de cargas positivas ser igual ao numero de cargas negativas, ou seja, há carga no condutor, mas elas se neutralizam.

Diferentemente se o condutor estivesse descarregado, já que nesse formato, não haveria cargas nele.

Então é por isso que a alternativa E) é falsa!

Logo, a alternativa correta para o nosso problema é a alternativa D).

É isso, espero ter ajudado! Entendeu tudo? Responde Aí! 😎👍

Resposta

D) A superfície externa do condutor contém + 10   µ C de carga e a superfície interna contém - 10   µ C .

Exercícios de Livros Relacionados

Uma carga puntiforme de 5,0μ C está localizada em x = 1,0m , y = 3,0m , e uma carga puntiforme de - 4,0μ C está localizada em x = 2,0m , y = - 2,0 . (a) Determine o módulo, a direção e o sentido do ca
Duas cargas positivas iguais, q , estão no eixo y , uma carga puntiforme está em y = + a e a outra está em y = - a . (a) Mostre que, no eixo x , a componente x do campo elétrico é dada por E x = 2 k q
Uma partícula puntiforme que tem carga de 5,00μ C está localizada em x = 0 e y = 0 e uma puntiforme que tem carga q está localizada em x = 4,00c m , y = 0 . A força elétrica em uma partícula puntiform
Uma carga puntiforme q 1 = 4,0μ C está na origem é uma carga puntiforme q 2 = 6,0μ C está no eixo x em x = 3,0m . (a) Determine o campo elétrico na carga q 2 . (b) Determine o campo elétrico na carga
Duas cargas puntiformes positivas, com carga Q , estão no eixo y , uma em y = + a e outra em y = - a . (a) Mostre que a intensidade do campo elétrico no eixo x é máxima em x = a / 2 e em x = - a / 2 ,