Aproxima-se uma partícula puntiforme carregada positivamente de uma esfera condutora, neutra e isolada. Após restabelecido o equilíbrio eletrostático, responda:
a) Como é a distribuição de cargas na esfera condutora? A força entre a esfera e carga é nula, atrativa ou repulsiva? Explique.
b) A esfera é aterrada e, depois de o aterramento ser desfeito, qual é a carga que essa esfera possuirá?
c) Após o aterramento ser desfeito, a força entre a esfera e a carga pontual será nula, atrativa ou repulsiva?
Passo 1
a) A presença dessa carga induz uma redistribuição das cargas positiva e negativa da esfera condutora neutra, cuja carga total é . Uma carga negativa se redistribui mais sobre a superfície direita da esfera, se aproximando de e outra carga se afasta de se distribuindo mais sobre a superfície à esquerda da esfera condutora, como mostra a figura.
Como , a intensidade da força de aproximação entre e é maior do que a de afastamento entre e . Por isso, ainda que a esfera seja neutra, ou seja, carga total , a presença de uma carga resultará em um força atrativa resultante sobre a esfera que é diferente de zero.
Passo 2
b) Quando a esfera é aterrada, a Terra, que é um grande condutor, neutraliza as cargas positivas da esfera que estão mais afastadas da carga . Por isso, depois desse aterramento, a esfera possuirá carga negativa que tenderá a se distribuir uniformemente sobre a superfície da esfera.
Passo 3
c) Como a carga sobre a superfície da esfera será negativa, então continuará havendo atração entre ela e a carga pontual .
Resposta
- O campo elétrico dentro da esfera é nulo e a força entre a esfera condutora e a carga puntiforme será de atração ;
- Após o aterramento, a carga sobre a esfera condutora será negativa;
- A força entre a esfera e carga pontual será de atração.