BLINDAGEM ELETROSTÁTICA

Frente: 04 Aula: 10

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Profº: EVERTON LIMA

1. Comportamento de um Condutor Eletrizado A carga se distribui na superfície do condutor

Suponha que um corpo condutor como, por exemplo, um bloco metálico, seja atritado em uma determinada região de sua superfície, adquirindo uma carga negativa. Evidentemente, esta carga aparece na região que foi atritada, como mostra a figura.

Entretanto, estas cargas, constituídas por um excesso de elétrons, repelem-se mutuamente e atuam sobre os elétrons livres do condutor, fazendo com que eles se desloquem até atingir uma distribuição final, denominada "situação de equilíbrio eletrostático", na qual as cargas no condutor apresentam-se em repouso. Ao ser atingida esta situação final de equilíbrio eletrostático (o que ocorre em um intervalo de tempo muito pequeno), verifica-se experimentalmente que a carga negativa adquirida pelo condutor apresenta-se distribuída em sua superfície.

Se o condutor fosse eletrizado positivamente,

observaríamos o mesmo resultado final. A carga positiva, adquirida pelo condutor em uma dada região de uma superfície, atrai elétrons livres deste corpo Estes elétrons se deslocam até ser atingido o equilíbrio eletrostático quando, então, a carga positiva se apresentará distribuída na superfície do condutor.

Deve-se observar que este comportamento é característico de um condutor. De fato, se um isolante for atritado a uma determinada região de sua superfície, a carga por ele adquirida não se espalhará, permanecendo em equilíbrio na região onde ela foi gerada. Isto ocorre porque o isolante não possui elétrons livres e, conseqüentemente, as cargas elétricas não poderão se deslocar neste material.

Campo no interior e na superfície do condutor Como vimos, ao ser atingido o equilíbrio

eletrostático, as cargas elétricas em um condutor estão distribuídas em sua superfície e se encontram em repouso. Nestas condições, a distribuição destas cargas deve ser tal que torne nulo o campo elétrico em qualquer ponto do interior do condutor. De fato, se o campo elétrico no interior do condutor fosse diferente de zero, os elétrons livres aí existentes entrariam em movimento sob a ação deste campo. Como as cargas no condutor estão em equilíbrio, este movimento não pode existir e, portanto, o campo elétrico deve ser nulo no interior do condutor . Vamos analisar, agora, o que ocorre em pontos da superfície do condutor em equilíbrio eletrostático. Nestes pontos, é possível existir um campo elétrico, sem que isto altere a condição de equilíbrio eletrostático, desde que o vetor campo elétrico seja perpendicular à superfície do condutor, como está mostrado nos pontos B, C, e D da figura. 2. Gaiola de Faraday

Michael Faraday (1791-1867), originário de uma família humilde, estudou sozinho e com grande dificuldade, mas se tornou, mercê de seu esforço e dedicação, um notável cientista. A ele a eletricidade deve uma grande parte de seu desenvolvimento.

Dentre muitas experiências e realizações de Faraday é relevante a construção de uma gaiola metálica, por ele utilizada para demonstrar que condutores carregados eletrizam-se apenas em sua superfície externa. O próprio Faraday entrou na gaiola, grande o suficiente para abrigá-lo, e fez com que seus assistentes a eletrizassem intensamente. Da gaiola, mantida sobre suportes isolantes, chegaram a saltar faíscas, mas o cientista em seu interior não sofreu nenhum efeito elétrico. Faraday conseguiu assim comprovar sua tese.

A blindagem eletrostática é muito utilizada para a proteção de aparelhos elétricos e eletrônicos contra efeitos perturbadores externos. Os aparelhos de medidas

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sensíveis estão acondicionados em caixas metálicas, para que as medidas não sofram influências externas. As estruturas metálicas de um avião, de um automóvel, e de um prédio constituem blindagens eletrostáticas.

01. Considere um condutor eletrizado e em equilíbrio eletrostático. Das afirmativas seguintes, qual não é verdadeira? a) Apesar de o condutor estar eletrizado, o campo elétrico é nulo em seu interior. b) Se o condutor estiver eletrizado positivamente, a carga estará distribuída em sua superfície. c) Todos os pontos do condutor estão no mesmo potencial. d) Em qualquer ponto externo ao condutor e bem próximo, o campo elétrico tem a mesma intensidade. e) Se o condutor estiver negativamente eletrizado, a carga estará distribuída em sua superfície. 02. (Uel 2003) Uma constante da ficção científica é a existência de regiões na superfície da Terra em que a gravidade seria nula. Seriam regiões em que a gravidade seria bloqueada da mesma forma que uma gaiola metálica parece "bloquear" o campo elétrico, pois dentro dela não atuam forças elétricas. Pensando na diferença entre a origem da gravitação e as fontes do campo elétrico, o que seria necessário para se construir uma "gaiola de gravidade nula"? a) Para cancelar a força gravitacional, seria necessário construir do lado oposto à superfície da Terra um bloco que tivesse a mesma massa da região onde existiria a "gaiola de gravidade". b) Seria necessário que o campo gravitacional também fosse repulsivo, pois a gaiola metálica parece "bloquear" o campo elétrico, em razão de a resultante da superposição dos campos elétricos das cargas positivas e negativas, distribuídas na superfície metálica, ser nula. c) Seria necessário que o campo gravitacional interagisse com o campo elétrico, de modo que essa superposição anulasse o campo. d) Seria necessário haver interação entre os quatro campos que existem, ou seja, entre o campo elétrico, o campo magnético, o campo nuclear e o campo gravitacional. e) Seria necessário haver ondas gravitacionais, pois, diferentemente da gravidade, elas oscilam e podem ter intensidade nula.

03. (UFRN 2003) Mauro ouviu no noticiário que os presos do Carandiru, em São Paulo, estavam comandando, de dentro da cadeia, o tráfico de drogas e fugas de presos de outras cadeias paulistas, por meio de telefones celulares. Ouviu também que uma solução possível para evitar os telefonemas, em virtude de ser difícil controlar a entrada de telefones no presídio, era fazer uma blindagem das ondas eletromagnéticas, usando telas de tal forma que as ligações não fossem completadas. Mauro ficou em dúvida se as telas eram metálicas ou plásticas. Resolveu, então, com seu celular e o telefone fixo de sua casa, fazer duas experiências bem simples. 1 - Mauro lacrou um saco plástico com seu celular dentro. Pegou o telefone fixo e ligou para o celular. A ligação foi completada. 2 - Mauro repetiu o procedimento, fechando uma lata metálica com o celular dentro. A ligação não foi completada.

O fato de a ligação não ter sido completada na segunda experiência, justifica-se porque o interior de uma lata metálica fechada a) permite a polarização das ondas eletromagnéticas diminuindo a sua intensidade. b) fica isolado de qualquer campo magnético externo. c) permite a interferência destrutiva das ondas eletromagnéticas. d) fica isolado de qualquer campo elétrico externo. 04. Uma esfera metálica é eletrizada negativamente. Se ela se encontra isolada, sua carga: a) acumula-se no seu centro. b) distribui-se uniformemente por todo o seu volume. c) distribui-se por todo o volume e com densidade aumentando com a distância ao seu centro. d) distribui-se por todo o volume e com densidade diminuindo com a distância ao seu centro. e) distribui-se uniformemente por sua superfície. 05. Considere uma esfera metálica eletrizada positivamente, no vácuo e distante de outros corpos. Nessas condições: a) o campo elétrico é nulo no interior da esfera. b) as cargas estão localizadas no centro da esfera. c) o campo elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera. d) o potencial elétrico é nulo no interior da esfera. e) o potencial elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera. 06. Considere um condutor esférico maciço eletrizado e os pontos 1, 2, 3 e 4, indicados no esquema a seguir. Dois desses pontos, em que o potencial eletrostático gerado pelo condutor assume o mesmo valor, são: a)1 e 2. b) 1 e 3. c) 2 e 3. d) 2 e 4. e) 3 e 4.

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