Diz-se, algumas vezes, que o excesso de carga se acumula integralmente na superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático porque as cargas de mesmo sinal se repelem, procurando por isso, se afastarem o mais possível uma das outras. Discuta a plausibilidade deste argumento.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a pergunta está dizendo. A questão fala sobre como o excesso de carga elétrica se acumula na superfície de um condutor quando ele está em equilíbrio eletrostático. O assunto aqui é Eletrostática, que estuda as cargas elétricas em repouso. Para resolver, vamos precisar entender por que as cargas iguais se repelem e como isso faz com que elas se distribuam na superfície do condutor.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que cargas de mesmo sinal (positivas ou negativas) se repelem. Isso é uma das leis fundamentais da eletrostática. Quando temos um condutor com excesso de carga, essas cargas querem se afastar umas das outras para minimizar a energia do sistema.
Passo 3
Dentro do condutor, em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é zero. Isso acontece porque se houvesse um campo elétrico dentro, as cargas livres iriam se mover até que o campo desaparecesse. Portanto, todas as cargas se distribuem na superfície do condutor.
Passo 4
Ao se distribuir na superfície, as cargas ficam o mais afastadas possível umas das outras, minimizando a repulsão entre elas. Isso explica por que o excesso de carga se acumula integralmente na superfície. A distribuição é tal que o sistema atinge o menor nível de energia possível.
Passo 5
Além disso, a simetria da distribuição das cargas na superfície depende da forma do condutor. Por exemplo, em esferas, as cargas se distribuem de forma uniforme, mas em formas irregulares, a distribuição pode não ser uniforme, mantendo sempre as cargas o mais afastadas possível.
Resposta
Sim, o argumento é plausível. O excesso de carga se acumula na superfície do condutor em equilíbrio eletrostático porque as cargas de mesmo sinal se repelem e procuram se afastar o máximo possível umas das outras, resultando na distribuição das cargas na superfície para minimizar a repulsão e a energia do sistema.
Exercícios relacionados
Uma pequena esfera condutora, de raio
e carga
, está dentro de uma grande casca esférica de raio
e carga
. a) Calcule a diferença de potencial entre a esfera e a casca,
. b) Supondo
e ligando a esfera à casca por um fio longo e condutor, explique como ficará a distribuição de cargas na esfera e na casca esférica.
a)
; b) q fluirá da esfera para a casca.
Uma esfera condutora carregada uniformemente, de raio
, tem uma densidade superficial de carga de
. a) Encontre a carga líquida da esfera. b) Qual é o fluxo elétrico total através da superfície da esfera? R: a)
; b) 0 .
Considere um condutor em equilíbrio eletrostático. O que significa dizer que o condutor está em equilíbrio eletrostático?
Qual a direção do campo elétrico em pontos exteriores e próximos à superfície do condutor?