Enunciado

Um cilindro infinitamente longo de raio R tem densidade linear de carga λ . O potencial sobre a superfície do cilindro é V 0 e o campo elétrico fora do cilindro é E → r = λ / 2 π ϵ 0 r . Encontre o potencial relativo à superfície em um ponto que está distante r do eixo, assumindo que r > R.

Passo 1

Fala galera, tudo tranquilo? Vamos para mais um problema de potencial elétrico! Bem, considere que o raio do cilindro é R, e que a distância do ponto até a superfície do cilindro é r. Então, assumindo que o potencial relativo é uma integral do campo elétrico partindo do ponto r até R. Temos:

V ( r f ) - V ( r i ) = - ∫ r i r f E d r

V ( r ) - V ( R ) = - ∫ R r E r   d r  

V ( r ) - V ( R ) = - ∫ R r λ 2   π ϵ 0 d r r = - λ 2   π ϵ 0 ∫ R r d r r = - λ 2   π ϵ 0   l n r R

Para r = R, temos que ln(r/R) = ln(1) = 0! Deste modo, o potencial relativo à superfície é:

V ( r ) = V 0 - λ 2   π ϵ 0   l n r R

Resposta

V ( r ) = V 0 - λ 2   π ϵ 0   l n r R

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