Enunciado
Física - Halliday - Vol 3- Ed: 4º - Capítulo 25.Questionário - Ex. 13
Um condutor grande, oco e isolado está carregado positivamente. Uma pequena bola metálica com carga negativa de mesmo módulo, suspensa em um fio, é introduzido de uma pequena abertura existente no topo. A bola é conduzida a tocar na superfície do condutor, sendo, a seguir retirada. Qual é na sequência, a carga sobre (a) superfície interna do condutor (b) a superfície externa (c) a bola?
Passo 1
Bora lá galera, Tudo bom?
Vamos juntos resolver mais um exercício!
Essa questão é totalmente teórica, então vamos arrasar nos conceitos, beleza!
Para a superfície interna do condutor teremos que:
O uso de uma haste carregada para transferir carga positiva para o fio é assumido. Como o fio está preso à esfera interna e não toca a esfera oca externa, quando a haste toca o fio, a carga positiva será transferida através do fio para a pequena esfera interna. Como resultado, a pequena esfera terá uma carga positiva.
Tranquilo?
Passo 2
Para a superfície externa do condutor teremos que:
A superfície interna da esfera oca desenvolve uma carga negativa de sua superfície externa (toda a carga extra se deposita na superfície de um condutor), resultando em uma carga positiva no exterior da esfera maior.
Beleza!
Considere uma superfície gaussiana fora da esfera maior para ilustrar o que quero dizer. Ele tem uma carga líquida positiva (ou seja, a carga da esfera menor, já que a esfera maior é totalmente neutra). Como a carga na superfície interna da esfera maior é igual e oposta à da esfera menor, a superfície externa da esfera maior deve ser carregada positivamente.
Passo 3
Para a superfície bola (externa e interna) do condutor teremos que:
Como a pequena esfera interna é carregada positivamente como resultado da transferência de carga da haste, uma carga negativa se formará na superfície interna da esfera oca para equilibrar a carga positiva na pequena esfera.
Tranquilo!
Fica comigo!
Como a carga líquida na superfície gaussiana através do condutor da esfera oca externa deve ser zero, a superfície interna da esfera oca desenvolve uma carga negativa para equilibrar a carga positiva na pequena esfera interna. Com uma magnitude de carga negativa igual à carga positiva na esfera interna.
Resposta
a) Pequena esfera terá uma carga positiva
b) A superfície externa da esfera maior deve ser carregada positivamente
c) Com uma magnitude de carga negativa igual à carga positiva na esfera interna.