Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 12º - Capítulo 22.Exercício - Ex. 15
Uma carga puntiforme de está localizada no eixo , em , próxima a uma superfície esférica de raio igual a e centralizado na origem. Calcule o módulo do campo elétrico em . Calcule o módulo do campo elétrico em . De acordo com a lei de Gauss, o fluxo líquido através da esfera é igual a zero porque ele não contém nenhum carga. Entretanto, o campo produzido pela carga externa é muito mais forte no lado mais próximo da esfera (isto é, em ) do que no lado distante (em ). Como, então, pode o fluxo dentro da esfera (no lado mais próximo) ser igual ao fluxo fora dela (no lado mais distante)? Explique. Um desenho pode ajudar.
Passo 1
Sabendo que o campo elétrico é dado por:
E observando o esboço do problema:
Temos que o resultado do campo em será dado por:
Passo 2
Da mesma forma, em , o valord do campo irá ser alterado:
Passo 3
Visto que os resultados do campo elétrico em duas posições (uma em cada lado da esfera) são diferentes, surge a dúvida: se o campo elétrico não é o mesmo, como pode não haver fluxo elétrico entre as duas posições?
Isso se deve ao fato de o valor do campo elétrico depender da distância entre a carga e a superfície de análise. No entanto, pelo fato de não haver nenhuma carga no interior dessa superfície, não existirá a formação de um fluxo elétrico. Além do fato de que, mesmo que o campo elétrico gerado entre pela superfície, o mesmo irá sair pela outra extremidade como visto no esboço.
Logo, nenhuma parcela do campo elétrico irá permanecer no interior da superfície, o que resulta na inexistência do fluxo elétrico.