Dúvida intrigante sobre os princípios da eletricidade!

4 de março, 2013 às 17:52 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Eletrostática

Bom, vou tentar me fazer entender em minha duvida, pois não encontrei uma resposta clara nas pesquisas que fiz no google.
Imaginemos uma esfera polarizada negativamente digamos que estaticamnete so que ao ponto de gerar uma tensão muito muito forte ou seja isso criaria um campo eletrico muito amplo correto?
Agora se encostássemos uma das extremidades de um condutor nesta esfera e a outra extremidade do condutor não encostamos em nada ou seja DDP so em um dos lados do condutor.
Eu queria saber se pela força do campo elétrico da esfera pela tensão ser bem forte se isso causaria uma corrente momentânea no condutor? tipo uma corrente momentânea pq o campo elétrico da esfera iria repelir os eletros do condutor o máximo possível que seria ate chegar na outra extremidade e se acumular lá? Isso poderia acontecer?
Espero que tenha entendido!

Pergunta originalmente feita em http://br.answers.yahoo.com/question/index;_ylt=Al4YYIwqFJauPkqBSNhAvCfJ6gt.;_ylv=3?qid=20130110055615AARXHtH

Dificilmente encontrarás resposta para a tua dúvida pesquisando com o Google. Tua dúvida é interessante e inusual entre os alunos de Eletromagnetismo segundo minha experiência que não é pouca. 😉 Gostaria que meus alunos tivessem esse tipo de dúvida pois revela que de fato estás pensando sobre o tema muito além do que ocorre normalmente.

Vou responder a tua dúvida e a minha resposta NÃO depende da intensidade do campo elétrico produzido pela esfera. Esta pergunta tem muitos aspectos interessantes em sua resposta.

Imaginarei inicialmente que a esfera esteja carregada (não importa o sinal da carga total na esfera) e que ela seja condutora. Suporei que o corpo condutor a que te referes está inicialmente descarregado e muito distante da esfera (tão distante que se possa para fins práticos considerar desprezível o campo produzido pela esfera sobre ele). Desta forma este condutor, além de não possuir excedente de carga (carga liquida nula) não está eletrizado, ou seja, a carga liquida é nula em qualquer ponto do condutor.

Então imaginemos que o condutor, sem tocar em nada além do ar que o envolve (ou até pode não haver nada no seu entorno e da esfera, portanto estejam ambos em vácuo) , aproxima-se lentamente da esfera. Ou seja, o condutor está isolado ao se aproximar da esfera.

Quando o condutor se aproxima da esfera o campo produzido pela esfera crescerá sobre ele, EXISTINDO campo elétrico não nulo no interior do condutor, determinando em consequência o aparecimento de corrente elétricas dentro do condutor. Se o movimento do condutor em relação à esfera for estancado, ele evoluiu para a situação de equilíbrio eletrostático (equilíbrio eletrostático significa ausência de corrente elétrica no condutor), se apresentando então eletrizado com cargas induzidas e campo elétrico nulo no seu interior.

Deve ficar bem entendido que correntes elétricas ocorrem nesse condutor muito antes que ele toque a esfera, bastando para tal que o campo externo ao condutor varie. Somente na situação eletrostática é que o campo elétrico dentro de um condutor é nulo. Outro aspecto inusitado é que NA ESFERA CONDUTORA também acontecerá que o campo elétrico no seu interior deixe de ser zero enquanto um objeto se movimenta em suas proximidades, independentemente deste objeto ser condutor ou isolante. Tal se deve a que as cargas induzidas no objeto geram um campo na esfera, campo esse variável.

Outro aspecto interessante é que, se houver ar isolando a esfera do condutor, ambos entram em contato ANTES de que o condutor toque a esfera pois o ar que os separa se tornará condutor também quando os dois corpos estiverem suficientemente próximos.

Outra postagem tratando de tema relacionado com este: Eletrostática: esfera carregada e esfera com carga total nula

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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Comentários no Facebook em 13/01/2017

Cicero Petracco – Espetacular questionamento, genial, coisa de gente que pensa, que oportunizou tão bela explanação, esclarecimento. Mais uma vez, gracias, Maestro. Muito bonito mesmo.

Decio Da Flávia Pavanelli Martins – Perfeito o questionamento, perfeito o encadeamento do fato e sendo mais perfeito ainda a resposta dada pelo mestre.

Emmanuel Marcel Favre-Nicolin  – Na resposta não sei se ficou suficientemente detalhado para entender que quando há aproximações, tem que haver aumento das cargas superficiais para compensar o campo elétrico externo e que portanto tem que haver movimento de elétrons livres. Talvez seja claro para quem entende bem o assunto mas para alunos de ensino médio, creio que Precisa-se deixar bem transparente tidas as etapas de raciocínios. Para aluno de ensino médio, esse tipo de raciocínio pode ser novo.

Nessa resposta, vejo um aspecto importante que consiste em ir além da “regra” que diz que o campo elétrico é nulo dentro de um objeto metálico. De fato, parece que pelo menos em livros de ensino, o foco é usar essa regra em vez de relacionar o fenômeno com outros princípios básicos de física clássica. Um ponto de partido importante para despertar o pensamento pode ser também entender que se é suposto um campo elétrico dentro de um metal, haverá uma força induzindo movimento dos elétrons livres. Não duvido que deve ter discutido coisas semelhante em outros artigos.

Hamilton Klimach –  Há uma deficiência que sempre observei no ensino de física e de engenharia, que deriva da nossa metodologia de ensino, quando para simplificar o entendimento de um sistema, usualmente o analisamos de forma estática. Tudo bem, na nossa cabeça, pois sabemos que aquilo é um instantâneo de um processo que está evoluindo dinamicamente. Mas para muitos alunos, noto que fica parecendo que a situação geral é essa, talvez porque não destacamos com ênfase suficiente o que está ocorrendo dinamicamente.

Um exemplo são os livros de teoria de circuitos lineares. Um dos primeiros fundamentos que esses livros trazem, como verdades absolutas e incontestáveis, são as “leis dos nós e das malhas”. Aí em eletrônica eu mostro que é possível haver corrente em uma extremidade de um condutor e na outra a corrente ser zero, como em uma antena, violando a lei dos nós, e parece algo fora da realidade pra eles, pois aquelas leis foram fixadas como absolutas na cabeça deles…

Fernando Lang da Silveira – Na próxima vez podes economizar a aula remetendo ao CREF  🙂 : Validade das Leis de Kirchhoff em circuitos de tensão alternada – http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=1646

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