FUNDAMENTOS DE FÃSICA III - Departamento de FÃsica - UFMG

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Figura 7.13: Cavidade esférica no interior de uma esfera uniformemente carregada.Usando o conceito de superposição mostre que o campo elétrico, em todos os pontosno interior da cavidade é uniforme e vale:rrρ aE = ,3onde a r é o vetor que vai do centro da esfera ao centro da cavidade. Note que ambosos resultados são independentes dos raios da esfera e da cavidade.ε 07.3 CARGAS E CAMPO ELÉTRICOS NA SUPERFÍCIE DE CONDUTORESNo Exemplo 7.1 vimos que as cargas elétricas em um condutor se distribuemem sua superfície. Em geral, a densidade superficial de cargas na superfície é variável.Para pontos próximos à superfície, o campo elétrico é perpendicular à superfície; seisso não ocorresse, haveria uma componente deste campo paralela à superfície, queproduziria movimento de cargas até que a nova distribuição delas anulasse estacomponente.Podemos calcular facilmente o valor do campo elétrico nos pontos próximos àsuperfície do condutor usando a lei de Gauss. A Figura 7.14 mostra um condutor deforma qualquer e um ponto P próximo a ele, onde vamos determinar o campo.Como P está muito próximo à superfície do condutor, podemos escolher umasuperfície de Gauss na forma de uma caixa cilíndrica com uma base na superfície Eoutra, passando por P.Figura 7.14 : Superfície de Gauss para uma região na superfície de um condutor135
No interior do condutor, o campo elétrico é nulo; assim, a única contribuiçãoao fluxo do campo elétrico é dada pela superfície que contém P. Seja A a sua área, alei de Gaus nos fornece:σA∫ E r⋅ ndA ˆ = EA = .ε 0De onde vem:σE = .ε 0(7.1)O fato das cargas elétricas em condutores se colocarem na superfície externadeles tem grande importância prática pois está na origem da chamada gaiola deFaraday, usada por ele para demonstrar este fato. A gaiola de Faraday nada mais éque uma gaiola metálica que, se carregada, não oferece perigo algum para pessoasque se colocarem dentro dela, pois, ao tocarem a gaiola por dentro, não ficam emcontato com as cargas elétricas e não correm risco de choques eletricos. A gaiola deFaraday é usada em atividades que envolvem altas correntes elétricas.Da mesma forma, um condutor oco pode ser usada para produzir blindagemeletrostática. Quando queremos proteger um aparelho de qualquer outra influênciaelétrica, nós envolvemos esse aparelho com uma capa metálica. Nestas condiçõesdizemos que o aparelho está blindado, pois nenhum fenômeno elétrico externo poderáaferá-lo.Se você observar o interior de uma TV poderá notar que alguns dispositivos seapresentam envolvidos por capas metálicas, estando portanto, blindados por essescondutores.EXEMPLO 7.6BLINDAGEM ELETROSTÁTICARicardo verificou que a presença de uma dispositivo carregado estava perturbando ofuncionamento de um aparelho elétrico, colocado próximo à ele. Para resolver oproblema de interferência o estudante envolveu o dispositivo com uma cúpulametálica, como mostra a figura7.15. Contudo ele não foi bem sucedido. ComoRicardo deveria ter agido, sem afastar o dispositivo do aparelho elétrico?136
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