Um bastão carregado com carga positiva toca um condutor inicialmente neutro. Em seguida os dois objetos sāo novamente afastados. Podemos afirmar que:
Escolha uma opção:
◯ a. a carga líquida do condutor é positiva
◯ b. a carga líquida do condutor é zero
◯ a. a carga líquida do condutor é positiva
◯ b. a carga líquida do condutor é zero
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações:
- Um bastão carregado com carga positiva toca um condutor que, antes do contato, é neutro.
- Depois do contato os dois objetos são separados.
A pergunta é: o que se pode afirmar sobre a carga líquida do condutor após esse processo? As opções são: - (a) a carga líquida do condutor é positiva
- (b) a carga líquida do condutor é zero
Passo 2
Princípio básico que vamos usar (explicando devagar): a carga elétrica total de um sistema isolado é conservada. Vamos escrever isso com símbolos para ficar mais claro:
Definindo:
Pelo enunciado temos
(bastão positivo) e
(condutor neutro). Então
Após o contato e separação, chamamos as cargas finais de
(bastão) e
(condutor). A conservação implica
Passo 3
Como se dá a transferência de carga ao toque — explicação física simples e sem jargão:
- Num condutor, os elétrons (cargas negativas) se movem livremente. Prótons ficam presos no núcleo dos átomos.
- Um bastão positivo significa que ele tem deficiência de elétrons (faltam elétrons).
- Quando o bastão positivo toca o condutor, há caminho para os elétrons se moverem entre os dois objetos. O bastão “atrai” elétrons do condutor porque ele está com falta de elétrons.
- Assim, alguns elétrons do condutor movem-se para o bastão até que as cargas se redistribuam de modo que não haja fluxo adicional (equilíbrio elétrico enquanto estão em contato).
Resumo em linguagem direta: elétrons saem do condutor e vão parar no bastão positivo; o condutor perde elétrons e, por isso, fica com carga positiva (deficit de elétrons).
Passo 4
Relacionando a explicação ao balanço de cargas:
- Inicialmente
e . - Durante o contato, parte dos elétrons do condutor passam para o bastão, então o bastão fica menos positivo (alguns elétrons a mais) e o condutor fica com falta de elétrons (ou seja, com carga positiva).
- Depois de separados, as cargas finais satisfazem
. Como pode ser qualquer valor menor que (depende de geometria/tamanho), a única forma de somarem um número positivo é que pelo menos um dos dois seja positivo. Do processo físico descrito (elétrons indo do condutor para o bastão), o condutor passa a ter carga positiva, ou seja .
Passo 5
Um exemplo numérico para fixar a ideia (bem concreto):
- Suponha que o bastão tenha carga
(onde é a carga elementar) e o condutor esteja neutro . - Ao tocar, alguns elétrons do condutor vão para o bastão. Se, por exemplo, o bastão ficar com
após o contato, então o condutor terá
ou seja, o condutor ficou com carga positiva. O número exato depende das capacidades relativas dos corpos, mas o sinal positivo do condutor é a regra quando o bastão inicial é positivo e não há ligação à terra.
Passo 6
Observações de exceção (para não criar confusão):
- Se o condutor estivesse ligado à terra (aterrado) durante o processo, o resultado poderia ser diferente (a Terra pode fornecer ou absorver elétrons). Mas o enunciado não menciona aterramento, então não consideramos esse caso.
- Se não houver contato (apenas aproximação), ocorre indução e o condutor pode ter regiões com cargas opostas, mas não carga líquida. Aqui houve contato, então houve transferência real de elétrons.
Resposta
a. a carga líquida do condutor é positiva