A série triboelétrica é uma ordenação dos materiais segundo a carga que adquirem quando são atritados uns aos outros. Por exemplo, suponha que três materiais A, B e C apareçam nesta ordem na série triboelétrica: Primeiro o A , depois o B e depois o C . Isto significa que quando atritarmos o material A com o B , o A adquire carga positiva, e o B negativa; quando atritarmos A com o C , o A adquire carga positiva, e o C negativa; e quando atritarmos B com o C , o B adquire carga positiva, e o C negativa. Os experimentos que estebeleceram esta série estão entre os primeiros a estabelecerem que a força entre objetos carregados pode ser atrativa ou repulsiva, e que isto está associado a dois
Imagine uma série de experimentos visando estabelecer a posição relativa na série triboelétrica de 4 materiais: Vidro, teflon, couro e papel. No experimento 1, nós pegamos exemplares dos 4 materiais acima, todos inicialmente neutros (verificamos esta informação observando que inicialmente, nenhum exerce força elétrica em nenhum) e atritamos o vidro contra o papel, e o couro contra o teflon. Após termos feito isso, notamos que existe agora uma força atrativa entre o vidro e o papel, entre o couro e o teflon, entre o vidro e o teflon, e entre o papel e o couro; notamos também que existe uma força repulsiva entre o vidro e o couro, e entre o papel e o teflon. Na sequência, nós realizamos o experimento 2. Para isso, nós pegamos outros exemplares dos 4 materiais, inicialmente neutros, e atritamos o vidro contra o couro, e o teflon contra o papel. Após termos feito isso, notamos que existe agora uma força atrativa entre o vidro e o couro, entre o teflon e o papel, entre o vidro e o papel, e entre o couro e o teflon; notamos também que existe uma força repulsiva entre o vidro e o teflon, e entre o papel e o couro. Além disso, notamos que existe uma força atrativa entre o pedaço de vidro usado no experimento 1 e o pedaço de vidro usado no experimento 2 .
Suponha que a carga que o vidro ganhou no primeiro experimento seja positiva. Assumindo a lei de Coulomb, construa a série triboelétrica destes quatro materiais.

Passo 1

Vamos resolver esse exercício sobre a série triboelétrica, que classifica materiais com base nas cargas que adquirem quando são atritados uns contra os outros. Precisamos usar a Lei de Coulomb para determinar a ordem desses materiais (vidro, teflon, couro e papel) na série triboelétrica, com a informação de que o vidro adquiriu carga positiva no primeiro experimento.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a Lei de Coulomb, que diz que a força elétrica entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Essa força pode ser atraente ou repulsiva:
  • Força atrativa: Ocorre quando as cargas são opostas.
  • Força repulsiva: Ocorre quando as cargas são iguais.

Passo 3

No Experimento 1, atritamos:
  • Vidro com Papel: Força atrativa → Vidro (+) e Papel (−)
  • Couro com Teflon: Força atrativa → Coelho (+) e Teflon (−)
  • Vidro com Teflon: Força atrativa → Vidro (+) e Teflon (−)
  • Papel com Couro: Força atrativa → Papel (−) e Couro (+)
  • Vidro com Couro: Força repulsiva → Ambos com a mesma carga (ambos positivos)
  • Papel com Teflon: Força repulsiva → Ambos com a mesma carga (ambos negativos)

Passo 4

No Experimento 2, atritamos:
  • Vidro com Couro: Força atrativa → Vidro (+) e Couro (−)
  • Teflon com Papel: Força atrativa → Teflon (+) e Papel (−)
  • Vidro com Papel: Força atrativa → Vidro (+) e Papel (−)
  • Couro com Teflon: Força atrativa → Couro (+) e Teflon (−)
  • Vidro com Teflon: Força repulsiva → Ambos com a mesma carga (ambos positivos ou ambos negativos)
  • Papel com Couro: Força repulsiva → Ambos com a mesma carga (ambos positivos ou ambos negativos)

Passo 5

Comparando os experimentos:
  • Vidro sempre fica positivo.
  • Teflon sempre fica negativo.
  • Papel sempre fica negativo.
  • Couro fica positivo no primeiro experimento e negativo no segundo, o que sugere que ele está entre vidro e papel na série.

Passo 6

Organizando do mais propenso a perder elétrons (positivo) para o mais propenso a ganhar elétrons (negativo):
  1. Vidro (+)
  2. Couro
  3. Papel
  4. Teflon (−)

Resposta

A série triboelétrica dos materiais, do mais positivo ao mais negativo, é:
Vidro > Couro > Papel > Teflon

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b) O potencial elétrico fora da esfera é aquele de uma carga Q . Encontrar uma expressão para o potencial elétrico vdentro na posição r dentro da esfera. Como uma referência, tome na superfície da esfera.
c) Qual é a razão vcentro Vsuperficice?
d) Faça um gráfico de V versus r para .
Calcule o limite justifican do cada passagem com as Propriedades dos Limites que forem usadas.
(g)
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