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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 127 do ENEM 2024

2º dia · Ciências da Natureza · H21 · Física: Campo elétrico

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.

Duas barras verticais paralelas, A (carregada positivamente, indicada por sinais de positivo à esquerda) e B (carregada negativamente, indicada por sinais de negativo à direita). Entre elas, há linhas de campo horizontais paralelas e orientadas da esquerda para a direita (de A para B).

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:

  1. A
    Cilindro oco entre as placas com as linhas de campo elétrico permanecendo retas e paralelas de A para B, inclusive no interior da cavidade.
  2. B
    Cilindro oco entre as placas com linhas de campo retas e paralelas, porém orientadas em sentido oposto, de B para A.
  3. C
    Cilindro oco entre as placas com linhas de campo elétrico orientadas de B para A, sofrendo curvatura e atravessando a cavidade interna.
  4. D
    Cilindro oco entre as placas com linhas de campo orientadas de A para B convergindo e se cruzando no centro da cavidade interna.
  5. E
    Cilindro oco entre as placas com linhas de campo orientadas de A para B contornando o cilindro metálico e cavidade interna vazia, sem linhas de campo (blindagem eletrostática).
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O que a questão cobra é a blindagem eletrostática (gaiola de Faraday). Um condutor colocado em um campo elétrico tem seus elétrons livres deslocados até que o campo criado por eles cancele o campo externo dentro do material. Assim, em equilíbrio, o campo elétrico no interior do condutor e na cavidade oca é nulo.

Aplicando ao experimento:

  1. A placa A é positiva e B é negativa, então as linhas de campo saem de A e chegam em B (sentido de A para B). Isso elimina as figuras com setas de B para A (B e C).
  2. O cilindro metálico oco é um condutor. Suas cargas se redistribuem: o lado voltado para A fica negativo e o lado voltado para B fica positivo.
  3. As linhas de campo terminam nas cargas negativas do cilindro (lado de A) e recomeçam nas cargas positivas (lado de B). Por isso elas se curvam, chegando e saindo perpendicularmente à superfície.
  4. Dentro da cavidade o campo é nulo, logo o farelo não desenha nenhuma linha ali. Isso descarta a figura com linhas retas atravessando o cilindro (A) e a com linhas se cruzando no centro (D). Linhas de campo, aliás, nunca se cruzam.

A figura que mostra as linhas de A para B contornando o cilindro, com a parte interna vazia, é a F4.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Amostra as linhas retas atravessando a cavidade, como se o cilindro não influenciasse o campo; no condutor o campo interno é nulo.
  • Binverte o sentido das linhas (de B para A) e ainda as mantém atravessando o cilindro.
  • Co sentido está invertido, pois o campo vai da placa positiva para a negativa, e ainda há linhas dentro da cavidade.
  • Dtraz linhas que se cruzam no centro da cavidade, o que é impossível, e há campo no interior do condutor.

Assuntos: Campo elétrico, Carga elétrica e processos de eletrização.

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