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quinta-feira, 31 de maio de 2018

Condutores E Capacidade Eletrostática - Campo Elétrico e Potencial Elétrico



               Nesta seção vamos considerar as propriedades dos corpos condutores , o comportamento do campo e o potencial elétrico nele existente. Vamos lembrar que um corpo condutor possui elétrons livres (elétrons das camadas mais afastadas do núcleo de seus átomos) que circulam com mais facilidade. Dizemos que um condutor eletrizado encontra-se isolado quando não recebe influências de outros corpos eletrizados. Para um condutor eletrizado , dizemos também que se encontra em equilíbrio eletrostático quando não há fluxo (movimento orientado) de cargas no interior do condutor ou em sua superfície. Isso significa dizer que as cargas transferidas em um processo de eletrização se distribuem rapidamente em um condutor , de tal forma que , na configuração final, as cargas ficam o mais longe possível umas das outras. Essa distância máxima possível é explicada pela repulsão mútua de todas as cargas. Quando cessa o movimento ordenado das cargas (naturalmente existe o movimento desordenado ou de vibração em torno do ponto de equilíbrio), o condutor encontra-se em equilíbrio. Nesse caso, as cargas se distribuem somente na superfície externa do condutor , tendo em vista o maior afastamento possível entre elas.  O campo elétrico no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo , pois , se existisse , ele influenciaria  os elétrons livres , que passariam a ter um movimento ordenado, contrariando , dessa maneira , o conceito de equilíbrio eletrostático. Na superfície do condutor , o campo elétrico não é nulo. Contudo , para que não ocorra o movimento ordenado de cargas elétricas , o vetor campo elétrico nesses pontos deverá  ser necessariamente perpendicular à superfície do condutor. Considerando que um condutor em equilíbrio eletrostático possui valor nulo para o  vetor campo elétrico no seu interior, a força elétrica que age sobre uma carga de prova q inserida nele também será nula , pois F = qE. Com isso, o trabalho realizado pela força elétrica F para deslocar a carga de prova entre dois pontos quaisquer no interior do condutor em equilíbrio eletrostático também será nulo.  Podemos concluir que o potencial elétrico de um condutor em equilíbrio eletrostático  possui o mesmo valor para qualquer ponto de seu interior , pois , se houvesse uma diferença de potencial , os elétrons livres passariam a ter um movimento ordenado para o ponto de maior potencial , contrariando a definição do condutor em equilíbrio eletrostático .  Então o condutor em equilíbrio eletrostático é equipotencial , tanto para pontos em seu interior como na superfície , que faz parte dele. Em suma , o excesso de cargas elétricas de um condutor é constituído de cargas de mesmo sinal (negativo ou positivo). Assim, o sistema se arranja de modo que a distância entre essas cargas é máximo e , por isso , elas se posicionam na superfície externa do condutor.  Como exemplo experimental desse fato, podemos citar uma montagem em forma de manga cônica , feita de material condutor e eletricamente carregada. O eletroscópio não registra a presença de cargas elétricas quando colocado no interior da manga , enquanto as folhas abertas no eletroscópio , no exterior da manga , indicam que sua superfície externa está carregada.

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