Discuta o que ocorre com o campo elétrico quando uma distribuição de cargas é girada.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente discutir o que acontece com o campo elétrico quando uma distribuição de cargas é girada. A gente vai trabalhar com conceitos de Eletrostática e Eletrodinâmica, focando em como o movimento das cargas afeta o campo que elas geram. Para resolver isso, vamos precisar entender como os campos elétricos e magnéticos se comportam quando as cargas estão em movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que o campo elétrico é a região ao redor de uma carga onde outra carga sente uma força. Quando uma carga está parada, ela cria apenas um campo elétrico. A gente representa isso com a fórmula:
onde
é o campo elétrico,
é a carga,
é a distância da carga e
é o vetor unitário na direção de
.
Passo 3
Agora, se essa distribuição de cargas começa a girar, ou seja, as cargas estão em movimento circular, isso muda as coisas. Quando as cargas se movem, elas não apenas criam um campo elétrico, mas também um campo magnético. Isso acontece porque cargas em movimento produzem campos magnéticos, conforme descrito pela Lei de Biot-Savart.
Passo 4
O campo magnético
criado por uma carga em movimento é dado por:
onde
é a permeabilidade do vácuo,
é a velocidade da carga, e
representa o produto vetorial.
Passo 5
Então, quando a distribuição de cargas gira, cada pequeno pedaço de carga em movimento gera seu próprio campo magnético. A combinação de todos esses campos magnéticos forma o campo magnético total da distribuição. Além disso, o movimento das cargas pode alterar a distribuição do campo elétrico original, dependendo da velocidade e da aceleração das cargas.
Passo 6
Além disso, se as cargas estiverem acelerando (como acontece em um movimento circular constante), podem ocorrer mudanças temporais no campo elétrico, gerando ondas eletromagnéticas. Isso está de acordo com as Equações de Maxwell, que relacionam campos elétricos e magnéticos em diferentes cenários.
Passo 7
Em resumo, ao girar uma distribuição de cargas, além do campo elétrico estático gerado pelas cargas, surge um campo magnético devido ao movimento das cargas. A interação entre esses campos pode levar a efeitos adicionais, como a indução de correntes em condutores próximos e a propagação de ondas eletromagnéticas.
Resposta
Quando uma distribuição de cargas é girada, além do campo elétrico estático produzido pelas cargas, surge um campo magnético devido ao movimento das cargas. Assim, a rotação das cargas altera o campo elétrico original e gera um novo campo magnético, resultando em interações eletromagnéticas mais complexas.
Exercícios relacionados
Calcule o módulo deste vetor para o caso de que
e
.
Que termos podemos utilizar para descrever as mudanças de estado vistas a seguir?
a. sólido gás
b. líquido gás
c. gás líquido
d. sólido líquido
e. líquido sólido
a. sólido
b. líquido
c. gás
d. sólido
e. líquido
Um disco circular, de raio
, tem uma densidade superficial uniforme de carga
. Determine o campo e o potencial elétrico em um ponto sobre o eixo do disco a uma distância
do plano do disco, usando a função Delta de Dirac.
Um cilindro circular reto, de raio
e altura
, está orientado ao longo do eixo z. Possui uma densidade volumétrica não uniforme de carga dada por
em relação a uma origem no centro do cilindro. Determine o campo elétrico dentro do cilindro.