Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 23.Exercícios - Ex. 70
Uma casca esférica isolante, com raio interno de e raio externo de , possui uma carga de uniformemente destruída pela sua superfície externa. O ponto está no centro da casca, o ponto está na superfície interna e o ponto está na superfície externa. Qual será a leitura de um voltímetro conectado entre os seguintes pontos: e ; e ; e infinito; e ? Qual está no potencial mais elevado? ou ; ou ; ou ? Qual das respostas, se existir alguma, teria o sinal invertido, caso as cargas fossem ?
Passo 1
Vem comigo que a gente resolve essa juntos!
Um voltímetro mede diferença de potencial, então o que temos que calcular é diferença de potencial entre os pontos que o enunciado nos dá.
Segundo o enunciado só temos carga na superfície externa, logo para o campo elétrico é zero, se o campo é nulo o potencial é constante.
Então se o potencial é constante para , temos que:
Com isso já temos quase todas as respostas do item , falta só o caso , onde temos:
Para isso vamos usar que o potencial é dado por:
A resposta do item já obtemos só com essa análise do item , como o potencial é constante nesses pontos, todos estão no mesmo potencial.
Depois ele quer saber qual das respostas do item teria sinal invertido se mudasse o sinal da carga, como o único caso diferente de zero é o , esse é o único que mudaria de sinal.
Passo 2
Vamos então calcular para a situação do passo .
Temos o seguinte:
Só que o potencial no infinito é zero, então:
Substituindo os valores que conhecemos, ficamos com:
Então finalizamos a questão!
Resposta
Explicado acima.