Um estudante verificou que a presença de uma carga Q estava
perturbando o funcionamento de um aparelho elétrico P (próximo de
Q). Desejando evitar a perturbação, ele envolveu a carga Q com uma
cúpula metálica, como mostra a figura deste exercício. Agindo dessa
maneira, ele não conseguiu seu objetivo. Como ele deveria ter
procedido (sem afastar Q do aparelho)?
Soluções para a tarefa
Resposta:
Desejando evitar a perturbação funcional que ele agindo p
A questão ilustra uma situação de um estudante que diante de uma carga elétrica próxima a um aparelho elétrico deseja evitar a perturbação que este está sofrendo em função da carga elétrica próxima. Para evitar essa interferência, ele deveria ter colocado a cúpula metálica sobre o aparelho elétrico P.
Campos eletrostáticos e gaiola de Faraday
A questão apresenta uma carga Q que causa uma perturbação em um aparelho elétrico P próximo e a tentativa frustrada do estudante em evitar tal perturbação. Ou seja, envolve conhecimentos de eletrostática, o estudo das cargas estáticas (que não estão em movimento) e campos elétricos gerados por elas.
Por estar carregada, a carga Q criar ao seu redor um campo elétrico. Como a carga Q e o aparelho P estão em repouso um relação ao outro, pode-se afirmar que o campo elétrico em P é estático (sua intensidade não se altera), ou seja, há um campo eletrostático em P.
A gaiola de Faraday é um aparato metálico utilizado para inibir a presença de campo eletrostático em seu interior, um conceito também chamado de blindagem eletrostática. Ele consiste de corpo metálico oco, totalmente fechado. Por ser feito de material metálico (que dispõe de elétrons livres), esses elétrons podem se rearranjar sobre a superfície metálica e, com isso, anulam o campo elétrico no interior da gaiola de Faraday.
A gaiola de Faraday é efetiva em anular campos eletrostáticos externos, mas não campo internos. Ao se colocar a cúpula metálica sobre Q, ainda assim há a presença de campo eletrostático em P, pois a fonte do campo está dentro da gaiola e não fora. Por isso, o estudante deveria ter coberto o aparelho P com a cúpula.
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