Campo elétrico externamente a condutores conduzindo corrente
18 de dezembro, 2014 às 20:41 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Eletrostática
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Haverá campo elétrico no exterior de um fio conduzindo corrente?
Suponhamos agora que esse fio seja uma casca cilíndrica, um objeto no interior desse fio (que está conduzindo corrente) sofrerá força elétrica? Pesquisei em vários livros de eletromagnetismo (hayt, Sadiku, halliday, sears e zemansky, dentre outros) mas não encontrei nada que tratasse desse tema em específico. Se possível, me indique também bibliografia acerca dessa tema. Desde já, agradeço pela atenção.
A resposta é POSITIVA!
Ao longo de um pedaço de condutor conduzindo corrente há uma diferença de potencial elétrico (ddp). Esta ddp é dada pela integral de linha do campo elétrico entre os dois pontos considerados do condutor com corrente. Ora, dado que o resultado desta integral independe da linha de integração entre os dois pontos e, dado que ela é não nula em uma linha interna ao condutor, é então não nula em uma linha que passe também por fora do condutor. Assim a conclusão é inescapável: deve existir campo elétrico externo ao condutor. Em outras palavras, a existência de campo externo ao condutor é necessária a fim de garantir que o Princípio da Conservação da Energia valha em tal circunstância.
O campo elétrico existente em um condutor conduzindo corrente decorre de uma distribuição de carga superficial no condutor. Ou seja, para que exista corrente em um condutor deve haver excedentes de carga distribuídos no condutor. A propósito do tema veja Tensão e cargas superficiais – o que Wilhelm Weber já sabia há 150 anos.
Como bem notaste este tema é omisso em muitos livros de Eletromagnetismo, inclusive em livros técnicos de Eletricidade; alguns livros inclusive afirmam a inexistência de campo externo ao condutor.
Uma boa referência sobre o tema é o livro de ANDRÉ KOCH TORRES ASSIS e JÚLIO AKASHI HERNANDES A FORÇA ELÉTRICA DE UMA CORRENTE. O livro pode ser baixado gratuitamente em The-Electric-Force-of-a-Current.pdf.
Outra postagem do CREF sobre o tema: A razão do “esquecimento” do campo externo aos condutores com corrente elétrica.
Vide também Cargas superficiais.
“Docendo discimus.”
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Sou leigo mas entusiasta da eletricidade. Li outros artigos aqui sobre o tema e achei bem esclarecedores. Entretanto, este artigo aqui, não consegui acompanhar. Que pena! Uma vez me disseram que aquele que sabe muito é aquele que consegue explicar até para um leigo entender. Aqui, não foi o caso. Mas gostaria de elogiá-los pois li outros artigos e achei extraordinariamente simples e objetivos. De grão em grão vou descortinando minha ignorância e aumentando o meu fascínio para este tema que me encanta. Continuarei vasculhando este material do Intituto de Física. Vamos que vamos! Abraços!