22.12
Considere um disco fino uniformemente carregado de raio R. O campo elétrico em um ponto acima de seu centro a uma distância perpendicular d é dado pela integral de superfície sobre o disco.
Escolha um anel de carga em um raio r, de largura dr. Sua área é o produto de sua circunferência e largura.
Deixe o campo elétrico produzido por qualquer pequeno elemento de carga no anel fazer um ângulo θ com o eixo z. Resolva isso em dois componentes: paralelo e perpendicular ao eixo z.
Existe um elemento de carga cujo componente perpendicular do campo elétrico é igual e oposto. Assim, os componentes perpendiculares são cancelados. A simetria do disco ao longo de seu plano implica que é o mesmo para qualquer par.
Como os componentes z se reforçam, o campo elétrico aponta para longe do disco. Integrando sobre r, o campo resultante é obtido.
Em grandes distâncias, a expressão se reduz à de uma carga pontual igual à carga total do disco.
Por outro lado, a pequenas distâncias, o disco parece um plano infinito cujo campo elétrico é constante.
O caso mais simples de uma distribuição de carga superficial é o disco carregado uniformemente. Calcular seu campo elétrico também nos ajuda a calcula…
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