Uma esfera condutora carregada de raio R possui carga total +Q. O que ocorre com a distribuição da carga se a esfera for oca?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma esfera condutora com raio R e carga total +Q. A pergunta é: o que acontece com a distribuição dessa carga se a esfera passar a ser oca? Vamos tratar de eletrostática, especificamente da distribuição de cargas em condutores. Para resolver, vamos precisar entender como as cargas se distribuem em condutores sólidos e ocos.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em condutores elétricos, as cargas livres se distribuem na superfície quando o sistema está em equilíbrio eletrostático. Isso ocorre porque os elétrons, que são as cargas negativas, se movimentam para minimizar a energia do sistema, repelhando-se mutuamente e se afastando do centro.

Passo 3

No caso de uma esfera condutora sólida com carga +Q, todas as cargas livres se distribuem uniformemente na superfície externa da esfera. Isso cria um campo elétrico somente fora da esfera, e dentro dela (no interior do condutor) o campo elétrico é nulo.

Passo 4

Agora, se a esfera for oca, ou seja, uma esfera condutora com espaço vazio no interior, a situação muda um pouco. Mesmo sendo oca, toda a carga +Q ainda permanece na superfície externa. Isso acontece porque não há nada dentro da esfera oca que possa influenciar a distribuição das cargas, então elas continuam a se repelir e se distribuir uniformemente na superfície externa.

Passo 5

É importante notar que, se houvesse uma carga dentro da cavidade da esfera oca, cargas iguais e opostas se distribuiriam na superfície interna para neutralizar o campo elétrico dentro do condutor. Mas como não há carga dentro da cavidade no nosso caso, toda a carga permanece na superfície externa.

Resposta

Se a esfera for oca, toda a carga +Q permanece distribuída uniformemente na superfície externa da esfera.

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