11-Uma Esfera Condutora, Eletricamente Neutra, Suspensa Por Fio Isolante, Toca Outras Três Esferas De Mesmo Tamanho E Eletrizadas Com Cargas Q, 3Q/2, E 30, Respectivamente. Após Tocar Na Terceira Esfera Eletrizada, Carga Da Primeira Esfera É Igual A:
Eletroestática: Uma Abordagem Prática
A eletroestática é uma área da física que estuda a distribuição de cargas elétricas em objetos isolados ou condutores. Neste artigo, vamos explorar um problema clássico da eletroestática, envolvendo a transferência de cargas entre esferas condutoras. Vamos começar com um problema interessante e ver como podemos aplicar as leis da eletroestática para encontrar a solução.
Imagine uma esfera condutora, eletricamente neutra, suspensa por um fio isolante. A esfera é de mesmo tamanho que outras três esferas, que estão eletrizadas com cargas Q, 3Q/2 e 30, respectivamente. A esfera neutra toca nas três esferas eletrizadas, uma após a outra. Nossa tarefa é encontrar a carga da primeira esfera após ela tocar na terceira esfera eletrizada.
Antes de começar a resolver o problema, é importante revisar as leis da eletroestática. A lei da conservação da carga é fundamental para entender como as cargas são transferidas entre objetos. A lei afirma que a carga total de um sistema fechado é constante, ou seja, a soma das cargas de todos os objetos no sistema é igual à carga inicial do sistema.
Outra lei importante é a lei da carga induzida. A lei afirma que quando uma carga é movida para perto de um objeto isolado, a carga induzida no objeto é igual à carga original, mas com o sinal oposto.
Vamos resolver o problema passo a passo.
- Primeira Esfera
A primeira esfera é eletricamente neutra, ou seja, sua carga é zero. Quando ela toca na segunda esfera eletrizada, com carga Q, a carga da primeira esfera é igual à carga induzida na segunda esfera. De acordo com a lei da carga induzida, a carga induzida é igual à carga original, mas com o sinal oposto. Portanto, a carga da primeira esfera após tocar na segunda esfera é -Q.
- Segunda Esfera
A segunda esfera tem carga Q. Quando ela toca na terceira esfera eletrizada, com carga 3Q/2, a carga da segunda esfera é igual à carga induzida na terceira esfera. De acordo com a lei da carga induzida, a carga induzida é igual à carga original, mas com o sinal oposto. Portanto, a carga da segunda esfera após tocar na terceira esfera é -3Q/2.
- Terceira Esfera
A terceira esfera tem carga 3Q/2. Quando ela toca na primeira esfera, com carga -Q, a carga da terceira esfera é igual à carga induzida na primeira esfera. De acordo com a lei da carga induzida, a carga induzida é igual à carga original, mas com o sinal oposto. Portanto, a carga da terceira esfera após tocar na primeira esfera é Q.
- Carga da Primeira Esfera
Agora que sabemos a carga da terceira esfera após tocar na primeira esfera, podemos encontrar a carga da primeira esfera. De acordo com a lei da conservação da carga, a soma das cargas de todos os objetos no sistema é igual à carga inicial do sistema. Portanto, a carga da primeira esfera após tocar na terceira esfera é igual à carga da terceira esfera, que é Q.
Em resumo, a carga da primeira esfera após tocar na terceira esfera eletrizada é igual à carga da terceira esfera, que é Q. A lei da conservação da carga e a lei da carga induzida são fundamentais para entender como as cargas são transferidas entre objetos. A eletroestática é uma área da física que estuda a distribuição de cargas elétricas em objetos isolados ou condutores, e é importante aplicar as leis da eletroestática para encontrar soluções para problemas interessantes.
- Física: Uma Introdução de Halliday, Resnick e Walker
- Eletroestática de Griffiths
- Eletroestática
- Carga elétrica
- Lei da conservação da carga
- Lei da carga induzida
- Física
Perguntas e Respostas sobre Eletroestática =============================================
Q: O que é eletroestática?
A: A eletroestática é uma área da física que estuda a distribuição de cargas elétricas em objetos isolados ou condutores. Ela é fundamental para entender como as cargas são transferidas entre objetos e como elas afetam a volta de corrente elétrica.
Q: Qual é a lei da conservação da carga?
A: A lei da conservação da carga afirma que a carga total de um sistema fechado é constante, ou seja, a soma das cargas de todos os objetos no sistema é igual à carga inicial do sistema.
Q: Qual é a lei da carga induzida?
A: A lei da carga induzida afirma que quando uma carga é movida para perto de um objeto isolado, a carga induzida no objeto é igual à carga original, mas com o sinal oposto.
Q: Como as cargas são transferidas entre objetos?
A: As cargas são transferidas entre objetos por meio da indução de cargas. Quando um objeto é movido para perto de outro objeto, a carga do primeiro objeto induz uma carga no segundo objeto.
Q: Qual é a importância da eletroestática?
A: A eletroestática é fundamental para entender como as cargas são transferidas entre objetos e como elas afetam a volta de corrente elétrica. Ela é importante para o desenvolvimento de tecnologias como os sistemas de armazenamento de energia e os sistemas de comunicação.
Q: Quais são as aplicações da eletroestática?
A: As aplicações da eletroestática incluem:
- Sistemas de armazenamento de energia
- Sistemas de comunicação
- Equipamentos de medição e controle
- Equipamentos de segurança
Q: Quais são os principais conceitos da eletroestática?
A: Os principais conceitos da eletroestática incluem:
- Carga elétrica
- Lei da conservação da carga
- Lei da carga induzida
- Indução de cargas
Q: Quais são as principais ferramentas da eletroestática?
A: As principais ferramentas da eletroestática incluem:
- Cálculos matemáticos
- Simulações computacionais
- Experimentos de laboratório
Q: Quais são as principais limitações da eletroestática?
A: As principais limitações da eletroestática incluem:
- A necessidade de conhecimento matemático avançado
- A necessidade de equipamentos de laboratório avançados
- A complexidade dos problemas que podem ser resolvidos
Q: Quais são as principais tendências da eletroestática?
A: As principais tendências da eletroestática incluem:
- O desenvolvimento de novas tecnologias de armazenamento de energia
- O desenvolvimento de novas tecnologias de comunicação
- O aumento da complexidade dos problemas que podem ser resolvidos
Q: Quais são as principais aplicações futuras da eletroestática?
A: As principais aplicações futuras da eletroestática incluem:
- O desenvolvimento de sistemas de armazenamento de energia mais eficientes
- O desenvolvimento de sistemas de comunicação mais rápidos e mais seguros
- O desenvolvimento de equipamentos de medição e controle mais precisos e mais confiáveis.