Em um experimento de laboratório, duas barras metálicas, A e B, são carregadas com cargas opostas e imersas em óleo. Farelo de milho é jogado sobre o óleo e, após um certo tempo, o farelo assume o formato das linhas de campo elétrico entre as barras. A figura representa a
vista superior desse experimento.
ALMEIDA, M. A. T. Introdução às ciências físicas 2 — volume 4:
módulo 4. Rio de Janeiro: Fundação CECIERJ, 2007 (adaptado).
Ao repetir o experimento colocando um cilindro metálico oco entre as placas, o esquema que representa o formato das linhas de campo assumido pelo farelo é:
A) 
B) 
C) 
D) 
E) 
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Eletricidade e campo elétrico
- Análise gráfica e interpretação de esquemas
Nível da Questão: Médio
Gabarito: Letra E
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da questão:
Identificar o esquema correto que representa o formato das linhas de campo elétrico quando um cilindro metálico oco é colocado entre duas placas carregadas.
Palavras-chave:
- “Linhas de campo elétrico”
- “Cilindro metálico oco”
- “Placas carregadas”
Objetivo:
Entender como as linhas de campo elétrico se comportam na presença de um condutor metálico oco em uma configuração de placas paralelas carregadas.
Dica Geral:
⚠️ Lembre-se de que em um condutor metálico em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico dentro do material condutor e na cavidade é zero. Isso afeta diretamente a distribuição das linhas de campo elétrico ao redor do objeto.
2º Passo: Tradução e Interpretação do Texto
A questão descreve uma configuração em que duas barras metálicas (A e B) estão carregadas com cargas opostas e um cilindro metálico oco é colocado entre elas. O comportamento das linhas de campo elétrico será afetado pela presença do condutor, já que o campo elétrico interno ao cilindro é nulo.
Conclusão parcial:
O campo elétrico ao redor de um condutor metálico oco se ajusta para garantir que não haja linhas de campo no interior do condutor, e as linhas externas são distorcidas.
3º Passo: Explicação de Conceitos Necessários
- Campo elétrico em condutores:
- Dentro de um condutor metálico em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é zero. Isso ocorre porque as cargas livres no metal se redistribuem para cancelar qualquer campo elétrico interno.
- Linhas de campo elétrico:
- Representam a direção e a intensidade do campo elétrico. Essas linhas partem das cargas positivas e chegam às negativas.
- Ao encontrar um condutor, as linhas de campo ajustam-se de forma a permanecerem perpendiculares à superfície do condutor.
- Cilindro metálico oco:
- No interior de um cilindro oco metálico, o campo elétrico também é zero, independentemente das condições externas.
- No exterior, as linhas de campo sofrem distorções devido à presença do cilindro, mas respeitam as condições mencionadas acima.
4º Passo: Análise das Alternativas
- A) Errada. O esquema mostra as linhas de campo passando pelo interior do cilindro, o que contradiz o fato de que o campo elétrico dentro de um condutor metálico em equilíbrio é nulo.
- B) Errada. O esquema apresenta linhas de campo deformadas de maneira inconsistente com o comportamento real do campo em torno de um condutor oco.
- C) Errada. As linhas de campo dentro do condutor são inconsistentes com o fato de que o campo interno deve ser nulo.
- D) Errada. O campo no interior do cilindro é mostrado como distorcido, o que é incorreto para um condutor metálico oco.
- E) Correta. O esquema representa corretamente o campo elétrico nulo dentro do cilindro e as linhas de campo se ajustando ao redor, seguindo as condições de equilíbrio eletrostático.
Dica Geral:
⚠️ Ao analisar problemas de linhas de campo em presença de condutores, sempre considere que o campo elétrico dentro de condutores metálicos é zero, e as linhas externas ajustam-se de acordo com o contorno.
5º Passo: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão:
A alternativa correta é a letra E, pois apresenta o formato correto das linhas de campo ao redor de um cilindro metálico oco em equilíbrio eletrostático.
Resumo Final:
A questão explora o comportamento das linhas de campo elétrico na presença de condutores metálicos. A resposta correta mostra que o campo interno ao cilindro é nulo, e as linhas externas ajustam-se de maneira coerente com as propriedades do condutor.
