Um condutor sólido possui uma cavidade em seu interior. Uma carga puntiforme dentro da cavidade pode afetar o campo elétrico fora do condutor? Por quê? A presença de uma carga puntiforme no exterior do condutor pode afetar o campo elétrico no interior da cavidade? Por quê?

Passo 1

Beleza, vamos entender a questão! Temos um condutor sólido com uma cavidade no meio. A pergunta é:
  1. Se colocarmos uma carga puntiforme dentro dessa cavidade, isso afeta o campo elétrico fora do condutor?
  2. Se colocarmos uma carga puntiforme fora do condutor, isso afeta o campo elétrico dentro da cavidade?
Vamos usar conceitos de Eletrostática em Condutores para resolver isso. Precisaremos entender como as cargas se distribuem em condutores e como isso influencia os campos elétricos dentro e fora deles.

Passo 2

Primeiro, é importante saber que em condutores em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico dentro do material condutor é zero. Isso acontece porque as cargas livres no condutor se redistribuem de maneira que cancelam qualquer campo interno.

Passo 3

Agora, vamos considerar a primeira parte da pergunta: Uma carga dentro da cavidade afeta o campo elétrico fora do condutor?
Quando colocamos uma carga puntiforme dentro da cavidade, ela induz uma carga de valor nas paredes internas da cavidade. Isso garante que o campo elétrico dentro do material condutor permaneça zero.

Passo 4

Mas, para que o condutor como um todo permaneça neutro (assumindo que ele era neutro inicialmente), uma carga igual e oposta, ou seja, , se distribui na superfície externa do condutor. Essa carga na parte externa do condutor cria um campo elétrico que pode ser detectado fora dele.

Passo 5

Portanto, a presença da carga dentro da cavidade sim afeta o campo elétrico fora do condutor, pois a carga induzida na superfície externa gera um campo que se propaga para fora.

Passo 6

Agora, vamos para a segunda parte: Uma carga fora do condutor afeta o campo elétrico dentro da cavidade?
Quando colocamos uma carga fora do condutor, ela induz cargas na superfície externa do condutor para manter o campo interno do material condutor igual a zero. No entanto, essas cargas induzidas na parte externa não têm efeito sobre o interior da cavidade.

Passo 7

Isso acontece porque o condutor atua como um escudo eletrostático, bloqueando a influência das cargas externas no interior da cavidade. Só as cargas presentes dentro da cavidade (como a carga discutida anteriormente) influenciam o campo dentro dela.

Resposta

  1. Sim, uma carga puntiforme dentro da cavidade afeta o campo elétrico fora do condutor, pois ela induz cargas na superfície externa que geram um campo elétrico externo.
  2. Não, uma carga puntiforme no exterior do condutor não afeta o campo elétrico dentro da cavidade, já que o condutor impede que influências externas penetrem na cavidade.

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