Um disco metálico é colocado sobre uma superficie isolante carregada com carga positiva. Em seguida tocamos brevemente a parte superior do disco com um fio aterrado. O disco é separado da superficie e aproximado de pequenas folhas metálicas com carga negativa. Descreva brevemente o que acontece entre o disco e as folhas metálicas em termos eletrostáticos.
Passo 1
Vamos começar entendendo o que o problema nos pede. Temos um disco metálico colocado sobre uma superfície isolante carregada positivamente. Depois, tocamos a parte superior do disco com um fio aterrado, afastamos o disco da superfície e o aproximamos de folhas metálicas carregadas negativamente. O conteúdo principal aqui envolve conceitos de eletrostática, como indução eletrostática e distribuição de cargas. Para resolver, vamos precisar entender como as cargas se comportam em condutores e como a ligação com a terra (aterramento) afeta essa distribuição.
Passo 2
Primeiro, quando o disco metálico está sobre a superfície isolante carregada positivamente, ele inicialmente não tem carga própria, mas sofre uma indução eletrostática. Isso significa que as cargas negativas no disco são atraídas para a superfície próxima à carga positiva, enquanto as cargas positivas se afastam para a superfície oposta.
Passo 3
Ao tocar brevemente a parte superior do disco com um fio aterrado, o disco está agora conectado à terra. A terra funciona como um reservatório de cargas, permitindo que elétrons (cargas negativas) entrem ou saiam do disco para neutralizar qualquer excesso de carga. Como o disco estava induzido por uma superfície positiva, as cargas positivas no disco podem sair para a terra, deixando o disco com um excesso de cargas negativas.
Passo 4
Após separar o disco da superfície isolante, ele mantém a distribuição de carga resultante do aterramento. Como houve a perda de cargas positivas (ou ganho de negativas), o disco agora possui uma carga líquida negativa.
Passo 5
Quando aproximamos o disco carregado negativamente de pequenas folhas metálicas com carga negativa, ocorre repulsão eletrostática entre cargas iguais. As cargas negativas do disco repelem as cargas negativas das folhas, fazendo com que as folhas se repelim mutuamente.
Resposta
Quando o disco metálico, agora carregado negativamente após o aterramento, é aproximado das folhas metálicas também negativas, ocorre uma repulsão entre as cargas iguais. Assim, o disco e as folhas metálicas se repelem eletrostaticamente devido à presença de cargas negativas semelhantes.