UFRGS 2016 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Uma esfera condutora e isolada, de raio R, foi carregada com uma carga elétrica Q. Considerando o regime estacionário, assinale o gráfico abaixo que melhor representa o valor do potencial elétrico dentro da esfera, como função da distância r < R até o centro da esfera.
(A) [Gráfico V(r) × r, de 0 até R (linha tracejada vertical em R): reta horizontal num valor positivo, acima do eixo r.]
(B) [Gráfico V(r) × r, de 0 até R: reta horizontal sobre o eixo r (V = 0).]
(C) [Gráfico V(r) × r, de 0 até R: reta crescente que parte da origem.]
(D) [Gráfico V(r) × r, de 0 até R: curva que parte da origem, sobe rápido e vai se achatando (côncava para baixo).]
(E) [Gráfico V(r) × r, de 0 até R: curva que parte da origem, sobe devagar e vai ficando cada vez mais íngreme perto de R (côncava para cima).]
(Enunciado: Concurso Vestibular UFRGS 2016, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: como varia o potencial elétrico dentro de uma esfera condutora carregada, em equilíbrio.
Passo 1 — o campo dentro do condutor é zero. Em equilíbrio eletrostático, as cargas livres do condutor já se acomodaram (todas na superfície). Se houvesse campo no interior, elas continuariam se movendo. Então para .
Passo 2 — campo zero significa potencial constante. O campo mede quanto o potencial varia de um ponto para outro. Sem campo, não há variação: o potencial é o mesmo em todo o interior, igual ao da superfície:
Esse valor não é zero (a esfera tem carga ), então o gráfico é uma reta horizontal acima do eixo.
⚠️ A armadilha: confundir campo com potencial. O que é zero dentro do condutor é o campo; o potencial é constante e diferente de zero. Quem troca um pelo outro marca a alternativa B.
A ideia em uma frase: dentro de um condutor em equilíbrio, campo nulo e potencial constante, igual ao da superfície.
Resposta: alternativa A (potencial constante e não nulo).
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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