Pequenina esfera não-condutora, sem carga em excesso, está pendurada num fio. Quando uma carga positiva se aproxima da bola, há atração eletrostática entre elas. Por quê? Em que situação seria diferente se fosse negativa a carga que se aproximou da esfera?
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o enunciado está nos dizendo. Temos uma pequena esfera não-condutora que não possui carga excessiva e está pendurada por um fio. Quando uma carga positiva se aproxima dessa esfera, sentimos uma atração eletrostática entre elas. Nosso objetivo é entender o porquê dessa atração e como isso mudaria se a carga que se aproxima fosse negativa. Vamos precisar dos conceitos de forças eletrostáticas e polarização de cargas para resolver essa questão.
Passo 2
Vamos começar analisando o que acontece quando uma carga positiva se aproxima da esfera não-condutora. Mesmo sendo não-condutora, a esfera possui elétrons e prótons distribuídos de forma neutra. Quando uma carga positiva vem perto, ela exerce uma força sobre os elétrons da esfera.
Passo 3
Os elétrons, que são partículas carregadas negativamente, são atraídos pela carga positiva que se aproxima. Isso faz com que os elétrons se acumulem na parte da esfera mais próxima da carga positiva, deixando a parte oposta com uma deficiência de elétrons (carga positiva). Esse processo é chamado de polarização de cargas.
Passo 4
Com os elétrons se acumulando na região próxima à carga positiva, a área próxima da esfera fica carregada negativamente e a área distante fica carregada positivamente. A força de atração entre a carga positiva que se aproxima e a parte negativa da esfera é maior do que a força de repulsão entre a carga positiva que se aproxima e a parte positiva da esfera. Por isso, sentimos uma atração líquida entre a carga e a esfera.
Passo 5
Agora, vamos pensar no que aconteceria se a carga que se aproxima da esfera fosse negativa. Nesse caso, os elétrons da esfera seriam repelidos pela carga negativa que se aproxima. Isso faria com que os elétrons se afastassem da região próxima à carga negativa, deixando essa parte com uma carga positiva devido à deficiência de elétrons, enquanto os elétrons se acumulam na parte distante, tornando-a mais negativa.
Passo 6
Com a carga negativa se aproximando e os elétrons sendo repelidos para a parte distante da esfera, a região próxima à carga negativa fica positivamente carregada e a região distante fica negativamente carregada. A força de atração entre a carga negativa que se aproxima e a parte positiva da esfera ainda é maior do que a força de repulsão entre a carga negativa que se aproxima e a parte negativa da esfera. Portanto, mesmo com uma carga negativa se aproximando, ainda há uma atração eletrostática entre a carga e a esfera.
Resposta
A atração eletrostática ocorre porque a carga que se aproxima (positiva ou negativa) induz uma separação de cargas na esfera não-condutora, resultando em forças de atração maiores que as de repulsão. Se a carga que se aproxima fosse negativa, a esfera também experimentaria uma atração eletrostática devido à polarização das cargas, mantendo a interação atrativa.
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