Uma esfera positivamente carregada é colocada nas proximidades de um condutor neutro inicialmente isolado, e o condutor é colocado em contato com a terra. O condutor fica carregado positivamente, carregado negativamente ou permanece neutro (a) se a esfera é afastada e, em seguida, a ligação com a terra
removida, e (b) se a ligação com a terra é removida e, em seguida, a esfera é afastada?
Passo 1
Vamos resolver esse exercício que trata de eletrostática, especificamente sobre indução de cargas e aterramento de condutores. Precisamos entender como uma esfera carregada influencia um condutor neutro próximo e como a conexão com a terra afeta essa interação. Vamos usar conceitos de indução elétrica e conservação de carga para chegar à resposta.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar a parte (a): a esfera é afastada primeiro e depois a ligação com a terra é removida. Quando uma esfera positivamente carregada é próxima de um condutor neutro, ela induz uma separação de cargas no condutor. As cargas negativas são atraídas para a face do condutor mais próxima da esfera, enquanto as cargas positivas ficam na parte oposta.
Passo 3
Quando conectamos o condutor à terra enquanto a esfera ainda está próxima, os elétrons da terra podem se mover para o condutor para neutralizar a parte positiva ou adicionar mais elétrons à parte negativa, dependendo da intensidade da carga da esfera. Após remover a ligação com a terra, o condutor retém as cargas que não foram neutralizadas, resultando em um condutor carregado negativamente.
Passo 4
Agora, vamos para a parte (b): a ligação com a terra é removida primeiro e depois a esfera é afastada. Inicialmente, com o condutor neutro e sem a influência da esfera, conectar o condutor à terra não muda sua carga, pois não há excesso de carga para neutralizar ou adquirir.
Passo 5
Em seguida, ao trazer a esfera positivamente carregada perto do condutor aterrado, ocorre a indução: as cargas negativas se acumulam na face próxima à esfera. Porém, como a ligação com a terra já foi removida, essas cargas não podem fluir de volta para a terra. Ao afastar a esfera, as cargas positivas e negativas no condutor se redistribuem, mas o total de carga permanece neutro, já que não houve fluxo de carga após a remoção da terra.
Resposta
(a) O condutor fica carregado negativamente;
(b) O condutor permanece neutro.
(b) O condutor permanece neutro.
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