Para demonstrar algumas propriedades da eletrização de corpos, o Paulinho, um ótimo estudante de Física, montou um dispositivo constituído de duas pequenas esferas A e B, condutoras e idênticas, com A suspensa por um fio isolante constituindo um pêndulo elétrico e B, apoiada em um suporte móvel de material isolante. Para iniciar a demostração, Paulinho eletrizou a esfera B atritando-a vigorosamente com uma escova de cobre, que recebeu elétrons com uma quantidade de carga -Q. Como o Paulinho não é bobo, ao friccionar os materiais, ele não segurou diretamente a esfera B, mas sim seu suporte, deixando- depois afastada da esfera A, que estava neutra.
a) Com que carga ficou eletrizada a esfera B ? Por quê?
b) Por que Paulinho segurou pelo suporte e não diretamente a esfera B, ao atritá-lo com a escova?
c) O que acontecerá quando a esfera B se aproximar da esfera A?
d) O que acontecerá quando a esfera B tocar a esfera A?
e) Qual é a quantidade final de carga de cada uma das esferas, após o contato?
Respostas
Para facilitar o entendimento da questão, vou colocar aqui os tópicos que explicam todo o processo cronologicamente:
- Atritou a esfera B com uma escova de cobre. Resultado: B+, Escova-
- Na questão c ele sugere aproximar o B+ do A neutro.
- Na questão d ele sugere que B+ toque A neutro.
Resposta da A)
A esfera B ficou eletrizada positivamente tornando-se, assim, um cátion (íon positivo). A própria questão nos diz que ao atritar a esfera B com a escova de cobre, houve uma transferência de elétrons, deixando a escova com carga -Q.
O ocorreu foi uma eletrização por atrito, que leva à passagem de elétrons de um corpo para outro quando dois corpos são atritados.
Nesse tipo de eletrização, os dois corpos tornam-se eletrizados com carga numericamente iguais, porém um positivo e outro negativo.
Resposta da B)
Ao atritar com a escova, Paulinho segurou pelo suporte para não descarregar a esfera.
Podemos dizer, em termos gerais, que o corpo humano "rouba" as cargas elétricas pelo atrito como forma de equilibrar as cargas entre o corpo e a esfera. Ao segura pelo material isolante, ele impede que ocorra essa transferência de cargas.
Resposta da C)
Ocorrerá uma atração mútua devido à indução eletrostática e uma eletrização por indução.
A eletrização de um condutor neutro pode ocorrer por simples aproximação de um outro corpo eletrizado, sem que haja o contato entre eles. Esse processo de eletrização é baseado no conceito de atração e repulsão de cargas elétricas.
Aqui é importante relembrar que para que a eletrização por contato ocorra adequadamente conforme a questão nos colocou é importante que os corpos tenham a mesma dimensão e forma.
Resposta da D)
A esfera B, eletrizada positivamente, vai tocar a esfera A, que é neutra. Quando um corpo eletrizado negativamente toca um corpo neutro, parte de seus elétrons passa para esse. A mesma lógica segue para quando uma das cargas é eletrizada positivamente.
A esfera B vai receber elétrons da esfera A, assim as duas ficarão carregadas com carga positiva. Portanto, vão se repelir.
Vale lembrar que os processos de eletrização seguem o princípio da conservação das cargas elétricas, ou seja, a soma das cargas positivas e negativas é sempre constante.
Resposta da E)
A fórmula que representa o equilíbrio das cargas é
Aqui, Q é carga do equilíbrio eletrostático, do valor comum aos dois corpos. Se o sistema tiver mais de 2 corpos, aí soma-se todas e divide pela quantidade de cargas (média aritmética).
Assim podemos desenvolver que a quantidade final de carga de cada uma das esferas, após o contato, é:
Q'A= +Q/2
Q'B= +Q/2
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