© Uma carga puntiforme
é trazida para um ponto na vizinhança da esfera condutora e mantida fixa nessa posição. Quais, dentre as seguintes quantidades, sofreram modificação: (i) densidade superficial de carga na superfície externa da esfera condutora; (ii) densidade superficial de carga na superfície da cavidade; (iii) força eletrostática sobre a carga puntiforme
, localizada dentro da cavidade. (siga a sugestão dada no problema anterior).
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma esfera condutora e estamos trazendo uma carga puntiforme
perto dela, mantendo essa carga fixa nessa posição. Precisamos descobrir quais das seguintes quantidades sofreram alterações:
- Densidade superficial de carga na superfície externa da esfera condutora.
- Densidade superficial de carga na superfície da cavidade.
- Força eletrostática sobre a carga puntiforme
, localizada dentro da cavidade.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos de eletrostática, como indução de carga em condutores e o comportamento das forças elétricas em sistemas com cargas estáticas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que quando uma carga estática
é trazida próximo a um condutor, ela induz uma redistribuição de cargas na superfície do condutor. Isso acontece para que o campo elétrico dentro do condutor seja zero, mantendo o equilíbrio eletrostático.
Passo 3
No caso de uma esfera condutora com uma cavidade interna onde está a carga
, a carga
externa vai influenciar a distribuição de cargas na superfície externa da esfera e, possivelmente, na superfície interna da cavidade.
Passo 4
Vamos analisar cada item:
-
Densidade superficial de carga na superfície externa da esfera condutora.
A presença da cargaexterna vai causar uma separação de cargas na superfície externa da esfera. Portanto, a densidade superficial de carga nessa superfície vai mudar para compensar o campo elétrico devido a . -
Densidade superficial de carga na superfície da cavidade.
A cargadentro da cavidade induz uma carga igual e oposta na superfície interna da cavidade, garantindo que o campo elétrico dentro do material condutor seja zero. A presença de pode afetar essa distribuição se houver interação entre as cargas, mas geralmente, a carga induzida na cavidade depende apenas de . Assim, a densidade superficial na cavidade pode não mudar. -
Força eletrostática sobre a carga puntiforme
localizada dentro da cavidade.
A cargaexterna cria um campo que pode influenciar a carga dentro da cavidade, resultando em uma força eletrostática. Portanto, a força sobre vai sofrer modificação devido à presença de .
Resposta
As quantidades que sofreram modificação são: (i) densidade superficial de carga na superfície externa da esfera condutora e (iii) força eletrostática sobre a carga puntiforme
dentro da cavidade.