Discuta a diferença entre um campo elétrico gerado por uma carga isolada e um campo gerado por um condutor carregado.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente vai discutir a diferença entre o campo elétrico que é gerado por uma carga isolada e aquele que é criado por um condutor carregado. Para isso, vamos precisar entender o que é um campo elétrico, como ele se comporta em cargas isoladas e em condutores, além de conhecer algumas propriedades dos materiais condutores.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar o que é um campo elétrico. O campo elétrico é uma região ao redor de uma carga onde outra carga pode sentir uma força. Ele é representado por linhas que saem das cargas positivas e entram nas negativas.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre uma carga isolada. Imagine uma carga pontual, tipo uma carga positiva ou negativa, que não está ligada a nenhum outro objeto. O campo elétrico dessa carga espalha-se uniformemente ao seu redor e diminui de intensidade conforme a distância aumenta. A fórmula para o campo elétrico $ E $ de uma carga $ Q $ é:
E
onde $ k $ é a constante eletrostática e $ r $ é a distância da carga.

Passo 4

Por outro lado, quando temos um condutor carregado, as coisas mudam um pouco. Nos condutores, as cargas elétricas são livres para se mover. Então, se você colocar uma carga em um condutor, as cargas irão se redistribuir apenas na superfície do condutor, de maneira que o campo elétrico dentro do material metálico seja zero. Isso acontece porque as cargas se rearranjam para cancelar qualquer campo interno.

Passo 5

Além disso, o campo elétrico fora de um condutor carregado também segue a lei do inverso do quadrado, mas agora considerando a distribuição superficial de cargas. As cargas se arranjam na superfície de forma a minimizar a repulsão entre elas, o que pode levar a distribuições não uniformes dependendo da forma do condutor.

Passo 6

Outra diferença importante é que, em um condutor em equilíbrio eletrostático, não há diferença de potencial dentro do condutor, o que significa que as cargas não se movem mais. Já em uma carga isolada, especialmente se não estiver em equilíbrio, pode haver variações de potencial dependendo da distribuição da carga.

Resposta

Resumindo, a principal diferença é que uma carga isolada tem seu campo elétrico distribuído uniformemente ao seu redor, diminuindo com o quadrado da distância, enquanto um condutor carregado possui as cargas acumuladas na superfície, com o campo elétrico interno sendo zero e o campo externo dependendo da distribuição superficial das cargas.

Exercícios relacionados