Questão 127 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

Entendendo o Fenômeno

A situação inicial é um caso clássico de eletrostática: duas placas com cargas opostas (uma positiva e outra negativa) geram, entre elas, um campo elétrico aproximadamente uniforme, cujas linhas saem da placa positiva em direção à placa negativa, retas e paralelas.

A pergunta é: o que acontece com essas linhas quando colocamos um cilindro metálico oco entre as placas? Para responder, precisamos lembrar como um condutor se comporta na presença de um campo elétrico externo.

Condutores em Equilíbrio Eletrostático

Ao ser colocado no campo, o cilindro metálico sofre indução eletrostática: seus elétrons livres se deslocam, acumulando carga negativa na face voltada para a placa positiva e deixando a face oposta com carga positiva. Essa separação cria, dentro do metal, um campo que se opõe ao campo externo. O movimento das cargas cessa quando os dois campos se cancelam — é o equilíbrio eletrostático.

Daí saem duas conclusões decisivas:

1. Campo nulo no interior ($E_{int} = 0$): dentro do metal e da cavidade oca não há campo elétrico. É a blindagem eletrostática (efeito de gaiola de Faraday). Na representação, isso significa que não deve haver linhas de campo dentro do cilindro.
2. Linhas perpendiculares à superfície: na região externa, as linhas de campo chegam à superfície do condutor formando ângulo de $90^\circ$ com ela.

Analisando o Esquema Correto

Com esses dois princípios, o esquema que representa corretamente o resultado deve ter duas características:

• interior do cilindro sem nenhuma linha de campo, pois qualquer linha ali indicaria $E_{int} \neq 0$, contrariando a blindagem;
• linhas externas deformadas, curvando-se para tocar a superfície metálica perpendicularmente, em vez de seguirem retas atravessando o cilindro.

Qualquer representação em que as linhas atravessam o espaço oco do cilindro está descartada, porque isso violaria a blindagem eletrostática. A figura fisicamente coerente é aquela em que o interior aparece vazio e as linhas externas se encurvam até a superfície do metal — o que corresponde à alternativa E.