Uma esfera de material isolante, sem carga, esta suspensa por um fio de náilon. Um bastão de vidro eletricamente carregado é colocado próximo a esfera.
a) O que devemos observar ao aproximarmos o bastão da esfera. Explique sua resposta.
b) Caso o bastâo toque a esfera. O que devemos observar após o toque: o bastão e a esfera vão continuar grudados ou se repelirāo. Explique sua resposta.
a) O que devemos observar ao aproximarmos o bastão da esfera. Explique sua resposta.
b) Caso o bastâo toque a esfera. O que devemos observar após o toque: o bastão e a esfera vão continuar grudados ou se repelirāo. Explique sua resposta.
Passo 1
O enunciado descreve uma esfera de material isolante, inicialmente neutra e suspensa por um fio, e um bastão de vidro previamente eletrizado (positivo). Precisamos usar dois conceitos de eletrostática:
. Polarização em dielétricos (isolantes) e força elétrica resultante de cargas induzidas.
. Eletrização por contato em isolantes e comportamento das cargas transferidas.
Passo 2
(a) Aproximando o bastão, o campo elétrico externo faz com que as moléculas da esfera se polarizem: o lado negativo das moléculas aproxima--se do bastão e o lado positivo se afasta. Como a força de Coulomb é proporcional ao inverso do quadrado da distância, a atração entre as cargas negativas induzidas (mais próximas) e o bastão supera a repulsão das cargas positivas (mais distantes). Logo, mesmo sem haver fluxo de carga (isolante), a esfera sofre uma força líquida de atração em direção ao bastão.
Passo 3
(b) Se o bastão tocar a esfera, ocorre transferência de carga positiva para a superfície do isolante no ponto de contato. Em materiais isolantes, essas cargas não se redistribuem livremente, mas permanecem na região onde foram depositadas. Após separar o bastão da esfera, ambos ficarão carregados positivamente. Cargas de mesmo sinal se repelem, portanto bastão e esfera se afastarão mutuamente.
Resposta
(a) A esfera será atraída pelo bastão devido à polarização dielétrica e à força de atração resultante entre as cargas induzidas.
(b) Depois do toque, bastão e esfera ficarão ambos carregados positivamente e se repelirão.
(b) Depois do toque, bastão e esfera ficarão ambos carregados positivamente e se repelirão.