Uma esfera metálica é aterrada por meio de um único fio. Uma extremidade de uma haste plástica possui carga positiva e é mantida próxima à esfera.
Se o fio terra é removido enquanto a haste e a esfera estão próximas uma da outra, sem se tocar, há alguma força entre as duas? Justifique.
Passo 1
O enunciado descreve uma esfera metálica aterrada por um fio e uma haste plástica com carga positiva mantida próxima à esfera, sem contato. O conteúdo é indução eletrostática em condutores e entenderemos como se dá a redistribuição de cargas e a consequente força entre haste e esfera.
Passo 2
Com a haste carregada positivamente próxima à superfície da esfera aterrada, no condutor ocorre separação de cargas por indução: as cargas negativas do solo fluem através do fio terra para a região da esfera mais próxima da haste, enquanto as cargas positivas na esfera migram para o fio e se neutralizam no solo. Assim, mantido o aterramento e a presença da haste, a esfera fica carregada negativamente na face voltada à haste.
Passo 3
Quando removemos o fio terra sem tocar na esfera e ainda com a haste próxima, as cargas induzidas negativas que haviam vindo do solo ficam aprisionadas na esfera. Logo, após a remoção do fio, a esfera passa a ter carga líquida negativa.
Passo 4
Tendo agora a esfera carga líquida negativa q_{\text{sfera}}<0 e a haste carga positiva q_{\text{haste}}>0, existe entre elas uma força de atração coulombiana dada por
F = k\,\frac{\bigl|q_{\text{sfera}}\bigr|\;\bigl|q_{\text{haste}}\bigr|}{r^{2}}>0,
onde r é a distância entre elas e k a constante eletrostática.
Passo 5
Portanto, mesmo após retirar o fio terra, enquanto a haste positiva permanecer perto da esfera, haverá atração entre as cargas de sinais opostos.
Resposta
Sim. Após remover o fio terra, a esfera fica com carga líquida negativa e, estando a haste carregada positivamente próxima, ocorre atração eletrostática entre elas.