USP – Física 3 2020.1 – P1– Questão 6
Suponha um cilindro dielétrico oco de raio com densidade superficial de carga , envolto por outro cilindro oco de raio com densidade superficial de carga . Os eixos os cilindros são coincidentes. Os valores do módulo do campo elétrico para e a razão para que o campo elétrico seja nulo em qualquer valor de são respectivamente:
Passo 1
Fala galera, tudo bem? Vou ajudar você a resolver essa questão! Vamos lá?
Vamos começar pela região
Ali não temos carga, pois o cilindro é oco, então ali não há campo elétrico:
Passo 2
Agora na região :
Usando a simetria na Lei de Gauss, o campo elétrico em um condutor cilíndrico é:
Internamente temos apenas as cargas associadas com a densidade superficial de cargas , pois a outra está na superfície , e não estamos falando dessa região.
A densidade superficial de cargas é:
Então o campo elétrico nessa região fica assim:
Passo 3
Agora vamos analisar a região para :
Nessa região temos compreendidas as duas superfícies do cilindro, logo é preciso levar em conta as duas densidades superficiais de carga. Sabendo que a mais interna é positiva e a mais externa é negativa e seguindo o mesmo raciocínio do passo anterior, o campo elétrico nessa região é:
Passo 4
E por fim para determinar que nessa região o campo elétrico seja nulo precisamos ter:
E daqui temos uma relação entre as densidades superficiais e os raios:
Beleza?
Pronto pra próxima questão? =)