Campos eletrostaticos em meio material

Campos eletrostaticos em meio material

(Parte 2 de 5)

•Jáque o elétronnão estáno espaçolivre, eleseráaceleradopelo campo elétrico, sofreráinúmerascolisõescom a redecristalina do material, deslocando-se assimde um átomopara outro.

•A densidade de correntede conduçãoédada por n: númerode elétronspor unidadede volume. e: carga do elétron. τ: intervalode tempo médioentre as colisões. m: massado elétron. σ: condutividadedo material.

ne uJ στ

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Condutores

•Um condutorpossui, em abundância, cargas elétricasque estão livrespara se movimentar.

•Quando um campo elétrico externoéaplicadoa um condutor isolado, as cargas livrespositivassãoempurradasno sentidodo campo aplicado, enquantoque as caraslivresnegativasmovemse no sentidooposto.

• Essa migração das cargas ocorre rapida mente.

e E

Figura 2

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•Em um primeiromomento, essascargas se acumulamna superfíciedo condutor, formandouma superfíciede cargas induzidas.

•Em um segundomomento, essascargas induzidasestabelecem um campo elétrico internoinduzido, o qualcancelao campo elétrico externo aplicado.

•Dessa forma, um condutorperfeitonão podeconterum campo eletrostático em seuinterior.

e E i E e E

Figura 3

Figura 4

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•Um condutoréum corpoequipotencial, o que implica dizer que o potencial éo mesmoem qualquerponto no condutor. Isso se baseiano fatode que

•Se algumascargas foremintroduzidasno interior de tal condutor, elasse moverãopara a superfície, redistribuindo-se rapidamente, de forma que o campo no interior do condutorse anula.

• Sob condições estáticas, no interior do condutor.

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•Consideremosum condutorcujosterminaissãomantidosa uma diferença de potencial V,

•Nessecaso, o campo elétrico no interior do condutorédiferente de zero. Devidoao fatodo condutornão estarisoladoe sim ligadoa uma forçaeletromotrizque compeleas cargas livresa se movimentarem, evitandoo estabelecimentodo equilíbrio eletrostático.

I l

Figura 5

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•Dessa forma, um campo elétrico deveexistirno interior do condutorpara mantero fluxo de corrente.

•Àmedidaem que oselétronsse movem, encontramalgumas forças a mortecedoras deno minadas de resistência.

•Supondoque o condutortenhauma seçãoretauniformeSe um comprimentol, o campo elétrico édado por

• Desse modo,

∫ dlEI

SIl V

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temos que onde ρc representao inversoda condutividadee édenominada de resistividadedo material.

•A resistênciade um condutorde seçãoretanão uniformeédada por

SlI V c ρ

Aplicávelpara determinara resistência de qualquer condutor de seção reta unifor me dSE dlE

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•A potência, em Watt, édefinidacomo a taxade variaçãoda energia, ou a forçamultiplicadapelavelocidade, portanto,

•A densidade de potência, em Watt/m³, édada por

•Para um condutorde seçãoretauniforme, temos que

⋅=⋅=⋅ dvJEuEdvuF v ρ

Lei de Joule

V RIVIJdSEdlP

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1.Secalculea correnteque passa

Exercícios através de: a) Uma cascahemisféricade raio20 cm. b) Uma cascaesféricade raio10 cm.

2.Para a densidade de corrente, determine a correnteatravésde uma superfíciecilíndricadada por ââr J θθ +=

2 âsenzJ φ=

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