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Um cilindro metálico de raio a possui densidade de carga ʎ distribuída uniformemente sobre sua superfície. O campo elétrico no exterior do cilindro é: Escolha uma opção: a. E⃗ =0 , por ser um caso de eletrostática b. constante, por ser um caso eletrostático. c. E⃗ =λ4πϵ0s d. E⃗ =λ2πϵ0s
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Reinaldo Cunha

há 2 anos

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Reinaldo Cunha

há 2 anos

Respostas

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há 6 meses

Para determinar o campo elétrico no exterior de um cilindro metálico com carga distribuída uniformemente em sua superfície, podemos usar a Lei de Gauss. 1. Entendimento do problema: O cilindro é metálico e possui uma densidade de carga superficial \( \lambda \). O campo elétrico gerado por uma carga distribuída em um cilindro é radial e depende da distância \( s \) do eixo do cilindro. 2. Aplicação da Lei de Gauss: Ao aplicar a Lei de Gauss, consideramos uma superfície cilíndrica gaussiana coaxial ao cilindro. O fluxo elétrico através dessa superfície é proporcional à carga total contida dentro da superfície. 3. Cálculo do campo elétrico: Para um cilindro de raio \( a \) e densidade de carga \( \lambda \), o campo elétrico \( E \) no exterior (onde \( s > a \)) é dado por: \[ E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 s} \] 4. Análise das alternativas: - a) \( E = 0 \), por ser um caso de eletrostática - Incorreto, pois há um campo elétrico gerado pela carga. - b) constante, por ser um caso eletrostático - Incorreto, o campo não é constante, ele varia com a distância \( s \). - c) \( E = \frac{\lambda}{4\pi \epsilon_0 s} \) - Incorreto, essa fórmula não é a correta para um cilindro. - d) \( E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 s} \) - Correto, esta é a expressão correta para o campo elétrico no exterior do cilindro. Portanto, a alternativa correta é: d) \( E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 s} \).

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há 2 anos

A resposta correta é a letra C: E⃗ =λ/4πϵ0s. Isso ocorre porque, de acordo com a Lei de Gauss, o campo elétrico fora de um cilindro carregado é proporcional à densidade de carga superficial e inversamente proporcional à distância do eixo do cilindro. Assim, o campo elétrico no exterior do cilindro é dado por E⃗ =λ/2πϵ0s, onde λ é a densidade de carga superficial, ϵ0 é a permissividade do vácuo e s é a distância do eixo do cilindro. No entanto, como a carga está distribuída uniformemente sobre a superfície do cilindro, a densidade de carga superficial é λ=Q/2πaL, onde Q é a carga total do cilindro, a é o raio do cilindro e L é o comprimento do cilindro. Substituindo λ na equação do campo elétrico, temos E⃗ =λ/4πϵ0s.

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