Uma esfera metálica descarregada está suspensa por um fio de náilon. Quando uma haste de vidro carregada positivamente é colocada próxima à esfera, ela é atraída e se move no sentido da haste. Porém, se a esfera toca a haste, ela repentinamente se afasta dela. Explique por que ela é inicialmente atraída e, a seguir, repelida.
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem uma esfera metálica que tá descarregada, ou seja, sem carga elétrica, suspensa por um fio de náilon. Quando uma haste de vidro carregada positivamente é colocada perto dela, a esfera fica atraída e se move na direção da haste. Mas, se a esfera tocar a haste, ela de repente se afasta. Vamos entender por que isso acontece!
Passo 2
Primeiro, quando a haste de vidro carregada positivamente se aproxima da esfera metálica descarregada, acontece algo chamado indução eletrostática. Isso quer dizer que os elétrons (que têm carga negativa) na esfera são atraídos para o lado mais próximo da haste. Então, o lado da esfera mais perto da haste fica com mais elétrons (carga negativa), e o lado oposto fica com menos elétrons (carga positiva).
Passo 3
Agora, mesmo que a esfera esteja inicialmente sem carga, essa separação de cargas faz com que o lado mais próximo da haste (com carga negativa) seja atraído pela carga positiva da haste. É por isso que a esfera começa a se mover em direção à haste quando ela está apenas próxima.
Passo 4
Mas a coisa muda quando a esfera toca a haste. Quando isso acontece, os elétrons que estavam na esfera podem ser transferidos para a haste ou vice-versa, dependendo das cargas envolvidas. Como a haste está carregada positivamente, ela retira alguns elétrons da esfera, deixando a esfera com uma carga positiva.
Passo 5
Agora que a esfera está carregada positivamente, ela tem a mesma carga que a haste. Como cargas iguais se repelem, a esfera começa a se afastar da haste. Por isso, após o contato, a esfera muda de ser atraída para ser repelida.
Resposta
Inicialmente, a esfera é atraída pela haste positiva devido à indução de cargas (eletrões se acumulam mais perto da haste, causando atração). Depois que a esfera toca a haste, ela ganha carga positiva pela transferência de elétrons para a haste, fazendo com que ambas as cargas sejam iguais e, assim, a esfera seja repelida.
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b) Dada esta densidade numérica e a densidade de corrente, qual é a velocidade de deriva dos elétrons? Resposta .
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