Um condutor inicialmente neutro possui uma cavidade oca na qual existem uma carga puntiforme de +100 nC . Um bastão carregado cede -50 nC para o condutor. Em seguida, qual é a quantidade de carga distribuída sobre a parede interior da cavidade
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um condutor neutro que tem uma cavidade oca com uma carga pontual de +100 nC. Depois, um bastão carregado transfere -50 nC para o condutor. Nosso objetivo é descobrir quanto de carga fica distribuído na parede interna dessa cavidade.
Conteúdo da matéria: Eletrostática, especificamente a distribuição de cargas em condutores com cavidades.
O que vamos precisar: Entender como as cargas se distribuem em condutores e como uma carga dentro de uma cavidade afeta essa distribuição.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar o estado inicial do condutor. Ele é neutro, ou seja, não tem carga líquida, e possui uma cavidade com uma carga pontual de +100 nC.
Teoria aplicada: Em um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico dentro do material condutor é zero. Quando há uma carga dentro de uma cavidade, cargas livres no condutor se rearranjam para anular o campo elétrico dentro do condutor.
Passo 3
Com uma carga de +100 nC dentro da cavidade, cargas negativas se acumulam na parede interna da cavidade para neutralizar o campo elétrico no material condutor.
Cálculo: A carga induzida na parede interna será igual e oposta à carga dentro da cavidade. Portanto:
Passo 4
Agora, o bastão transfere -50 nC para o condutor. Como o condutor era inicialmente neutro, após receber -50 nC, a carga total do condutor passa a ser -50 nC.
Distribuição das cargas:
- A carga total no condutor é a soma das cargas na parede interna e na superfície externa.
- Já sabemos que a parede interna tem -100 nC para neutralizar os +100 nC da cavidade.
- Então, para que a carga total do condutor seja -50 nC:
Resposta
A quantidade de carga distribuída sobre a parede interior da cavidade é -100 nC.