UEM 2014 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 16 de Física
Enunciado em texto
Considere uma esfera metálica maciça e de raio R, carregada positivamente e disposta no vácuo. Com base nessas informações, assinale o que for correto.
(01) O potencial elétrico no interior da esfera é constante.
(02) A superfície da esfera é uma superfície equipotencial.
(04) As linhas de campo elétrico emergem radialmente da esfera, atravessando perpendicularmente sua superfície.
(08) Se uma carga de prova for trazida do infinito em uma trajetória retilínea e paralela ao raio da esfera até um ponto P > R próximo à esfera, o trabalho realizado pelo campo elétrico oriundo da esfera será negativo durante todo o deslocamento da carga de prova.
(16) O campo elétrico no interior da esfera, oriundo de seu excesso de cargas positivas, é constante e dependente da quantidade de carga líquida em excesso.
(Enunciado: Vestibular UEM 2014 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar as propriedades do condutor em equilíbrio eletrostático a uma esfera carregada.
A base: no condutor em equilíbrio, o campo no interior é nulo (senão os elétrons livres se moveriam), a carga fica na superfície e todo o condutor tem o mesmo potencial.
(01) Verdadeira. Campo nulo dentro significa que não há variação de potencial: o potencial interno é constante, igual ao da superfície, .
(02) Verdadeira. Toda a esfera, superfície incluída, está no mesmo potencial.
(04) Verdadeira. As linhas de campo são sempre perpendiculares às superfícies equipotenciais; numa esfera, isso significa linhas radiais, saindo dela (carga positiva).
(08) Verdadeira. A carga de prova positiva é repelida pela esfera, e a força elétrica aponta para fora. Trazendo-a para perto, o deslocamento é contra a força em todo o trajeto: o trabalho do campo é negativo (quem empurra a carga é que faz trabalho positivo).
(16) Falsa. O campo no interior é nulo, qualquer que seja a carga em excesso. Ele não depende da carga (o potencial interno, sim).
⚠️ A armadilha: confundir campo com potencial no interior. Dentro do condutor: campo zero, potencial constante e diferente de zero.
A ideia em uma frase: no condutor em equilíbrio, E = 0 por dentro, V é o mesmo em todo ele, e as linhas de campo saem perpendiculares à superfície.
Resposta: soma 15 (01 + 02 + 04 + 08).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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