Indução eletrostática

por EinZwei 17/8/2021, 8:01 pm

O professor de Física descreveu um interessante experimento para os alunos do último ano do Ensino Médio. Ele disse que, se atritarmos um bastão de vidro com lã, o bastão lã eletrizar-se com carga positiva. Ao aproximar o bastão eletrizado de uma esfera metálica, inicialmente neutra, vamos observar o fenômeno da indução eletrostática. Alguns "pares" elétron-próton se separam, ocorrendo um excesso de elétrons na face próxima do bastão e um excesso de prótons na face oposta da esfera. A situação final é mostrada na figura à seguir.

A partir dessa explanação, o professor fez algumas perguntas aos alunos.

1) Como fica a intensidade do vetor campo elétrico no interior da esfera após a indução?

2) Como fica o valor do potencial elétrico no interior da esfera após a indução?

por **Elcioschin** 17/8/2021, 8:19 pm

A esfera metálico é condutora continua neutra.
Mesmo que estivesse carregado, o campo elétrico no interior de qualquer condutor é nulo: E = 0

No interior da esfera o total de cargas positivas e negativas é o mesmo, logo, o potencial das cargas positivas vale +U e o das negativas vale -U.
Logo o potencial total é nulo.

por EinZwei 17/8/2021, 8:46 pm

Contudo, o potencial da esfera não deveria ser maior que zero, visto que está sob influência do campo elétrico de afastamento do bastão?

Além disso, fiquei um pouco na dúvida da representação do vetor campo elétrico no interior da esfera.

O Tópicos traz essa nota que realmente afirma a tendência do campo elétrico permanecer nulo no interior do condutor. Podemos afirmar então que ocorre um rearranjo no induzido da questão (semelhante ao que ocorreu ao indutor acima), ou seja, a carga positiva apresenta-se mais bem distribuída na esfera, enquanto as negativas concentram-se na extremidade esquerda?

por **Elcioschin** 19/8/2021, 7:18 pm

Esta figura não tem nada a ver com a questão original

Na original o bastão é positivo e a esfera é neutra e não existem A e B
Na figura atual temos um bastão A neutro e a esfera B está carrega positivamente

por Zeroberto 15/12/2023, 7:24 am

Pessoal, fiquei meio confuso em relação ao campo.

A DDP, nesse condutor, escolhendo dois pontos quaisquer, é nula. Isso já é suficiente para que não haja campo elétrico no interior da esfera. Mas e o campo elétrico induzido lá dentro? Ele foi "anulado" com qual outro campo?

por **Elcioschin** 15/12/2023, 9:32 am

O bastão indutor é positivo.
O induzido (esfera) tem carga inicial nula e nele ocorre a separação de cargas.
A quantidade de cargas positivas da esfera induzida (mais mais distante do bastão) é igual à quantidade cargas negativas dela (mais próxima do bastão)
Note que a esfera continua neutra, pois ela não ganhou nem perdeu cargas.

O bastão indutor continua positivo, mas com uma distribuição não uniforme de cargas: a parte dele mais próxima da esfera tem um densidade de cargas positivas maior e a parte mais distante uma densidade de cargas menor.

No interior de qualquer condutor, carregado ou não, em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo: E = 0.
Se o campo NÃO fosse nulo alguns elétrons estariam se movimentando (F = q.E) e isto significaria que o condutor NÃO estaria em equilíbrio eletrostático!!!

O potencial +U" das cargas positivas da esfera, em módulo, é igual ao potencial -U" das cargas negativas -U" ---> |U'| = |U"|.

Potencial resultante da esfera: U = + |U'| - |U"| ---> U = 0

por Zeroberto 15/12/2023, 9:48 am

Elcioschin escreveu:O bastão indutor é positivo.
O induzido (esfera) tem carga inicial nula e nele ocorre a separação de cargas.
A quantidade de cargas positivas da esfera induzida (mais mais distante do bastão) é igual à quantidade cargas negativas dela (mais próxima do bastão)
Note que a esfera continua neutra, pois ela não ganhou nem perdeu cargas.

O bastão indutor continua positivo, mas com uma distribuição não uniforme de cargas: a parte dele mais próxima da esfera tem um densidade de cargas positivas maior e a parte mais distante uma densidade de cargas menor.

No interior de qualquer condutor, carregado ou não, em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo: E = 0.
Se o campo NÃO fosse nulo alguns elétrons estariam se movimentando (F = q.E) e isto significaria que o condutor NÃO estaria em equilíbrio eletrostático!!!

O potencial +U" das cargas positivas da esfera, em módulo, é igual ao potencial -U" das cargas negativas -U" ---> |U'| = |U"|.

Potencial resultante da esfera: U = + |U'| - |U"| ---> U = 0

Entendi! Muito obrigado, mestre!