Condutores, Capacitores e Diel´etricos

Condutores, Capacitores e Diel´etricos

Metas

• Apresentar propriedades gerais do campo el´etrico

• Apresentar as condi¸c˜oes de contorno satisfeitas pelo campo el´etrico

• Introduzir o conceito de capacitores

• Apresentar no¸c˜oes geris de materiais diel´etricos

Objetivos

Depois de estudar esta aula, vocˆe dever´a ser capaz de

• Descrever o campo el´etrico na presen¸ca de condutores

• Calcular a capacitˆancia de sistemas simples

• Calcular as densidades de carga ligada superficial e volum´etrica em um

meio diel´etrico

Meios Materiais

Nas aulas passadas, estudamos o campo el´etrico no v´acuo, ou seja,

na ausˆencia de qualquer meio material. Esta ´e uma situa¸c˜ao muito ´util,

porque, apesar de simples, ´e de utilidade pr´atica. Agora que j´a possu´ımos

um conhecimento matem´atico de como campos eletrost´aticos se comportam

no v´acuo, atrav´es da lei de Gauss, que estudamos na Aula 4, e da lei de

Faraday sem campo magn´etico, que estudamos na Aula 5, investigaremos o

comportamento do campo el´etrico em certos meios materiais.

O primeiro exemplo, de grande importˆancia pr´atica, ´e o de condutores

perfeitos. Um condutor, como o pr´oprio nome diz, ´e um meio material que

tem a propriedade de conduzir cargas el´etricas. Exemplos do dia-a-dia s˜ao

metais como cobre, ferro, prata, ou uma solu¸c˜ao de ´agua com sal. Alguns

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destes meios, apesar de serem excelentes condutores, n˜ao s˜ao condutores

perfeitos: h´a sempre alguma dissipa¸c˜ao de energia ao conduzir corrente. O

aquecimento de aparelhos el´etricos e eletrˆonicos deixa isso claro.

Como vocˆe deve imaginar, muitos materiais n˜ao podem ser considerados, nem aproximadamente, condutores perfeitos, mas ainda assim ´e poss´ıvel,

e muito interessante, estudar as propriedades destes meios na presen¸ca de

campos eletrost´aticos. Nesta aula estudaremos certos meios materiais chamados meios diel´etricos. Um meio diel´etrico ´e um meio material neutro, sem

cargas livres, mas que, quando sob o efeito de um campo el´etrico, se polariza.

Isso significa que se cria uma densidade de dip´olos el´etricos, que produzem,

por sua vez um campo el´etrico contr´ario ao campo externo. Alguns exemplos

t´ıpicos s˜ao vidro, ´agua e ar, ou seja, materiais muito comuns. Entender as