Duas esferas condutoras idênticas A e B, possuem cargas elétricas de valores +2Q e -6Q, interagindo entre
si com uma força elétrica F como indica a figura.
Com base no enunciado e em seus conhecimentos, e considerando que Q=2C determine:
a) A carga final das esferas após o contato.
b) Qual o sentido da transferência de elétrons entre as esferas.
Soluções para a tarefa
a) A carga final será de 8 C e estará carregada negativamente após o contato.
b) Da esfera carregada negativamente para a esfera carregada positivamente.
Explicação:
a) O princípio da conservação da carga elétrica afirma que a soma algébrica das cargas antes e depois de um processo de transferência deve ser a mesma. Assim, podemos dizer que a carga elétrica não pode ser criada nem destruída, somente transferida entre corpos.
Imagine o processo de eletrização por atrito. Inicialmente os corpos a serem friccionados estão neutros, ou seja, apresentam o mesmo número de elétrons e prótons. Após o atrito, um dos corpos cede elétrons e torna-se positivamente eletrizado. O outro recebe os elétrons, tornando-se negativamente eletrizado. Pela conservação da carga elétrica, podemos dizer que o número de elétrons em excesso em um dos corpos é exatamente igual ao número de prótons em excesso no outro. Houve apenas transferência de carga elétrica.
Portanto:
Qr = Qa + Qb
Sabemos que a esfera A possui + 2.Q, ou seja esta carregada positivamente, e a esfera B possui - 6.Q, nesse caso esta carregado negativamente. Sendo assim:
Qr = + 2.Q + (- 6.Q)
Qr = - 4.Q
Sabendo que Q = 2 C. Teremos então:
Qr = - 8 C.
Logo, a carga final será de 8 C e estará carregada negativamente após o contato.
b) O sentido sempre será das cargas negativas para positivas. Pois isso é uma determinação física. Dizemos que, o movimento dessas partículas (prótons e elétrons) é sempre dos elétrons por ser atomicamente mais leves e consequentemente mais dinâmicos, ou seja tem uma ligação menor com o núcleo atômico quando relativo aos prótons e os nêutrons.