(M) Considere uma esfera maciça de raio
, carregada com uma densidade volumétrica de carga constante e positiva
.
(a) Esta esfera é condutora ou isolante? Justifique.
(a) Esta esfera é condutora ou isolante? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma esfera maciça com raio
que está carregada com uma densidade volumétrica de carga constante e positiva
. Estamos no estudo de eletrostática, que trata das cargas elétricas em repouso. Para resolver essa questão, precisamos entender a diferença entre materiais condutores e isolantes, e como a distribuição de carga funciona em cada um deles.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que são condutores e isolantes. Condutores são materiais que permitem o movimento livre de cargas elétricas. Em condutores, as cargas se distribuem na superfície e não no interior quando em equilíbrio eletrostático. Já os isolantes não permitem esse movimento livre; as cargas ficam distribuídas no volume do material.
Passo 3
No enunciado, temos uma esfera com densidade volumétrica de carga constante
. Isso significa que a carga está distribuída uniformemente por todo o volume da esfera, não apenas na superfície. Essa distribuição é característica de materiais isolantes, já que em condutores, como mencionei, as cargas se acumulam na superfície.
Passo 4
Além disso, se a esfera fosse condutora, qualquer excesso de carga se moveria para fora, para a superfície, devido à repulsão entre as cargas iguais. A presença de carga no interior da esfera, com densidade volumétrica constante, indica que as cargas estão fixas no lugar, caracterizando um material isolante.
Resposta
Portanto, a esfera descrita no enunciado é isolante, pois a carga está distribuída uniformemente em todo o seu volume, característica típica de materiais que não permitem o movimento livre das cargas elétricas.
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.
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