Explique como se distribuem as cargas e como se comporta o campo elétrico para: (a) uma esfera metálica…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Explique como se distribuem as cargas e como se comporta o campo elétrico para: (a) uma esfera metálica isolada de raio R com carga total Q; (b) uma esfera homogênea dielétrica polarizada de raio R com carga ligada Q. Apresente expressões em função de Q, R e k.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Esfera metálica: cargas livres movem-se até a superfície; E(r)=0 para r<R; para r=R, E(r)=kQ/r^2 como se a carga estivesse concentrada no centro. (b) Esfera dielétrica polarizada: existem cargas ligadas volumétricas e superficiais dependentes da polarização P; o campo interno não é necessariamente zero e depende da constante dielétrica; a solução geral requer ?·D=?_free e relacionamentos D=e0e_rE e P=e0(e_r-1)E.
Explicação
A distribuição de cargas em uma esfera metálica ocorre na superfície devido à mobilidade das cargas livres, resultando em um campo elétrico nulo no interior e um campo externo equivalente ao de uma carga pontual. No caso da esfera dielétrica polarizada, as cargas se distribuem de maneira que o campo interno não é zero e depende da polarização, com a relação entre o deslocamento elétrico, o campo elétrico e a polarização sendo fundamental para entender seu comportamento. As expressões apresentadas refletem a aplicação das leis de Gauss e as propriedades dos materiais dielétricos.
Raio-X da questão
cargas elétricas e campo elétrico
avaliacao
cargas elétricas · campo elétrico
Revisar as propriedades de condutores e dielétricos em eletrostática.
O aluno pode confundir a distribuição de carga em condutores e dielétricos, aplicando as mesmas regras para ambos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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