Blindagem eletrostática – Condutor em equilíbrio eletrostático
Condutor em equilíbrio eletrostático – Blindagem eletrostática
Condutor em equilíbrio eletrostático
Características de um condutor em equilíbrio eletrostático
Em todo condutor em equilíbrio eletrostático, oco ou maciço, a densidade, ou seja, a concentração de cargas elétricas é maior nas regiões mais pontiagudas. Por isso, nessas regiões a intensidade do campo elétrico 
é maior e, se o condutor estiver eletrizado com cargas
negativas é até possível que possa ocorrer emissões de elétrons em suas pontas.
Poder das Pontas
Para-raios
Blindagem eletrostática
Como, no interior de um condutor oco em equilíbrio eletrostático o campo elétrico 
é nulo, qualquer aparelho elétrico e eletrônico, quando colocado em seu interior ficará protegido de influências elétricas perturbadoras externas.
Esse condutor não precisa ser contínuo, podendo ser uma rede metálica, por isso recebeu o nome de gaiola (gaiola de Faraday).
Foi adaptada para proteger instrumentos e aparelhos de grande sensibilidade colocados em seu interior.
A blindagem eletrostática (gaiola de Faraday) também é utilizada nos carros e aviões,
oferecendo proteção contra descargas elétricas.
Construções também são feitas utilizando blindagem eletrostática, a fim de proteger seus equipamentos elétricos e eletrônicos.
Se uma gaiola de Faraday fosse constituída por uma malha metálica, onde os “buracos” tivessem
dimensões menores de 15 cm, não haveria a penetração de campos elétricos em seu interior,
tornando-a blindada às ondas eletromagnéticas na faixa da telefonia móvel (da ordem de 1.800M Hz).
No entanto, isso não é feito pelo alto custo, preferindo-se a utilização da interferência, emitindo-se ondas nessa faixa de frequência com intensidade muito maior.
Campo e potencial elétrico de um condutor esférico em equilíbrio eletrostático
Densidade elétrica superficial
Você já sabe que em corpos condutores eletrizados as cargas elétricas em excesso, que se repelem, localizam-se o mais longe possível, ou seja, na superfície externa.
Assim, quanto maior a carga elétrica, maior sua concentração superficial.
Equilíbrio eletrostático entre dois condutores
Unindo-os por um fio condutor ou encostando-os haverá passagem de cargas elétricas entre eles até que seja atingido o equilíbrio eletrostático quando atingem o mesmo potencial V (figura III).
Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre
Condutor em equilíbrio eletrostático – Blindagem eletrostática
01- (ENEM - MEC)
O poder das pontas é uma consequência da forma como as partículas portadoras de carga elétrica
se distribuem na superfície de um condutor. Em um dado condutor carregado, em equilíbrio eletrostático, pode-se afirmar que, em relação ao restante da superfície, nas pontas:
a) a quantidade e a densidade de cargas são sempre maiores.
b) a quantidade e a densidade de cargas são sempre menores.
c) a quantidade e a densidade de cargas são sempre iguais.
d) a quantidade de cargas é sempre menor, mas a densidade de cargas é sempre maior.
e) a quantidade de cargas é sempre maior, mas a densidade de cargas é sempre menor.
Resolução:
Poder das pontas se o campo elétrico que está próximo das pontas de certo condutor estiver muito intenso com uma quantidade maior de cargas elétricas, ele pode ionizar os átomos dos
elementos que formam o ar, que passa a não ser mais um isolante, tornando-se assim um condutor elétrico, e o condutor se descarrega através das pontas.
Esse fenômeno é chamado poder das pontas e é baseado nele o funcionamento dos para-raios.
Portanto, nas pontas de um condutor eletrizado, encontramos uma quantidade maior de cargas por unidade de área (maior densidade)
R- A.
02- (ACAFE - SC)
Em uma cartilha fornecida pelos DETRANs do país é alertado sobre o risco em caso de acidente e cabos elétricos estarem em contato com os veículos.
Nesta cartilha há um erro conceitual quando é afirmado que: “No interior dos veículos, as pessoas estão seguras, desde que os pneus estejam intactos e não haja nenhum contato com o chão. Se o cabo estiver sobre o veículo, elas podem ser eletrocutadas ao tocar o solo. Isso já não ocorre se permanecerem no seu interior, pois o mesmo está isolado pelos pneus.”
Noções de Primeiros Socorros no Trânsito, p. 25/São Paulo: ABRAMET
Assinale a alternativa correta que proporciona uma justificativa cientificamente adequada para a situação descrita na cartilha.
A) As pessoas jamais estarão seguras, pois os pneus não tem isolamento adequado.
B) As pessoas devem permanecer no interior do carro porque estão blindadas eletricamente, independentemente de estarem isoladas pelos pneus.
C) Os pneus devem estar cheios de ar, caso contrário não haverá isolamento.
D) Se as pessoas estiverem com calçados de borracha elas podem saltar do carro
Resolução:
Blindagem eletrostática Se, no interior de um condutor oco em equilíbrio eletrostático o campo elétrico é nulo, qualquer aparelho elétrico e eletrônico, quando colocado em seu interior ficará protegido de influências perturbadoras externas.
A blindagem eletrostática (gaiola de Faraday) também é utilizada nos carros e aviões, oferecendo
proteção contra descargas elétricas. Construções também são feitas utilizando blindagem eletrostática, a fim de proteger seus equipamentos elétricos e eletrônicos.
R- B
03- (ENEM - MEC)
Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos.
Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação.
Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas.
Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado.
Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de
a) madeira e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade.
b) metal e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava.
c) metal e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia.
d) metal e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior.
e) madeira e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal.
Resolução:
O material que envolve a caixa tem que ser metálico, de maneira que seja oco por dentro.
Assim, você pode dizer que ocorreu uma blindagem eletrostática, chamada de Gaiola de Faraday.
Essa gaiola faz com que toda carga que entre em contato com o material mantenha-se na superfície, mantendo o campo elétrico no interior da caixa nulo, protegendo-a contra influências elétricas externas.
R- B
04- (AFA - RJ)
Durante tempestade, um raio atinge um avião em voo.
Pode-se afirmar que a tripulação:
a) não será atingida, pois aviões são obrigados a portar um para-raios em sua fuselagem.
b) será atingida em virtude de a fuselagem metálica ser boa condutora de eletricidade.
c) será parcialmente atingida, pois a carga será homogeneamente distribuída na superfície interna do avião.
d) não sofrerá dano físico, pois a fuselagem metálica atua como blindagem.
Resolução:
A descarga elétrica ocorrida irá eletrizar o avião porém, como sua fuselagem é metálica (bom condutor), essas cargas irão se distribuir na superfície externa, não causando danos aos passageiros. A fuselagem atua como blindagem eletrostática para o seu conteúdo.
R- D
05- (FMTM - MG)
A seção transversal de um condutor em equilíbrio eletrostático carregado positivamente tem uma forma de pera, conforme mostra a figura.
Considere dois pontos A e B em sua superfície e as seguintes informações a seu respeito:
I. A e B estão submetidos ao mesmo potencial.
II. O vetor campo elétrico tem a mesma intensidade em A e B.
III. O vetor campo elétrico resultante no interior do condutor é nulo.
Das afirmativas acima:
a) Apenas II está correta.
b) Apenas II e III estão corretas.
c) Apenas I e II estão corretas.
d) Apenas I e III estão corretas.
e) I, II e III estão corretas.
Resolução:
Em todo condutor em equilíbrio eletrostático, oco ou maciço, a densidade, ou seja, a concentração de cargas elétricas é maior nas regiões mais pontiagudas. Por isso, nessas regiões a intensidade do campo elétrico é maior.
Todos os pontos internos e da superfície possuem o mesmo potencial.
I. Correta
II. Falsa é mais intenso em B (ponta)
III. Verdadeira
R- D
06- (UFS – SE)
A diferença de potencial entre as duas esferas para t > 0 s, após as esferas terem atingido o equilíbrio eletrostático, é aproximadamente igual a:
A) 60 V
B) 120V
C) 0 V
D) 450 V
E) 400 V
Resolução:
Equilíbrio eletrostático entre dois condutores
Unindo-os por um fio condutor ou encostando-os haverá passagem de cargas elétricas entre eles até que seja atingido o equilíbrio eletrostático quando atingem o mesmo potencial V (figura III).
Assim, a diferença de potencial entre eles depois do contato é nula.
R- C
07- (ESPCEX - SP)
Posteriormente as esferas são interligadas por meio de um fio condutor de capacitância desprezível
Baseado nas informações anteriores, podemos, então, afirmar que:
Equilíbrio eletrostático entre dois condutores
Unindo-os por um fio condutor ou encostando-os haverá passagem de cargas elétricas entre eles até que seja atingido o equilíbrio eletrostático quando atingem o mesmo potencial V (figura III).
Observe na expressão
R- D
08- (ITA - SP)
Uma esfera metálica isolada, de 10,0 cm de raio, é carregada no vácuo até atingir o potencial
U = 9,0V.
Resolução:
R- A
09- (UFMG - MG)
Atrita-se um bastão com lã, de modo que ele adquire carga positiva.
Aproxima-se então o bastão de uma esfera metálica com o objetivo de induzir nela uma separação de cargas. Essa situação é mostrada na figura.
Pode-se então afirmar que o campo elétrico no interior da esfera é:
a) diferente de zero, horizontal, com sentido da direita para a esquerda.
b) diferente de zero, horizontal, com sentido da esquerda para a direita.
c) nulo apenas no centro.
d) nulo.
Resolução:
Pela figura o condutor está em equilíbrio eletrostático (as cargas não mais se movimentam, estão fixas) e, assim o campo elétrico em seu interior é nulo não surgindo forças sobre as cargas em seu interior.
R- D
10- (UFRGS - RS)
A figura abaixo representa, em corte, três objetos de formas geométricas diferentes, feitos de material bom condutor, que se encontram em repouso.
Os objetos são ocos, totalmente fechados, e suas cavidades internas se acham vazias.
A superfície de cada um dos objetos está carregada com carga elétrica estática de mesmo valor Q.
Em quais desses objetos o campo elétrico é nulo em qualquer ponto da cavidade interna?
a) Apenas em I.
b) Apenas em II.
c) Apenas em I e II.
d) Apenas em II e III.
e) Em I, II e III.
Resolução:
Carga estática (repouso) 
equilíbrio eletrostático
O campo elétrico é nulo nos pontos internos de um condutor eletrizado e em equilíbrio, independentemente da sua forma.
R- E
11- (fisicaevestibular)
A esfera condutora da figura abaixo possui potencial de 100 V, raio de 20 cm e a carga
uniformemente distribuída sobre sua superfície vale Q.
a) O módulo da carga Q
b) Sua densidade superficial de carga.
Resolução:
a)
Campo e potencial elétrico de um condutor esférico em equilíbrio eletrostático
No caso do exercício são dados:
b)
Densidade elétrica superficial
Você já sabe que em corpos condutores eletrizados as cargas elétricas em excesso, que se repelem, localizam-se o mais longe possível, ou seja, na superfície externa.
Assim, quanto maior a carga elétrica, maior sua concentração superficial.
No caso do exercício:
12- (PUC - MG)
Uma esfera metálica de raio R = 0,50 m está carregada com uma carga positiva e em equilíbrio
A esfera encontra-se no vácuo. Determine:
a) a carga elétrica da esfera.
b) o módulo do campo elétrico para pontos que estejam a uma distância de 30 cm do centro dessa esfera.
Resolução:
b) Sendo o raio da esfera de 0,5 m = 50 cm, o ponto distante 30cm do centro da esfera está em seu interior onde, como a esfera está em equilíbrio eletrostático o campo elétrico é nulo com E = 0.
13- (PUCCAMP - SP)
Uma esfera metálica oca encontra-se no ar, eletrizada positivamente e isolada de outras cargas.
Os gráficos a seguir representam a intensidade do campo elétrico e do potencial elétrico criado por essa esfera, em função da distancia ao seu centro.
Com base nas informações, é correto afirmar que:
Resolução:
Analisando cada alternativa:
R- E