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7. Uma esfera condutora descarregada (potencial elétrico nulo), de raio 1R 5,0 cm , isolada, encontra-se distante de outra esfera condutora, de ra...

7. Uma esfera condutora descarregada (potencial elétrico nulo), de raio 1R 5,0 cm , isolada, encontra-se distante de outra esfera condutora, de raio 2R 10,0 cm , carregada com carga elétrica Q 3,0 Cμ (potencial elétrico não nulo), também isolada. Em seguida, liga-se uma esfera à outra, por meio de um fio condutor longo, até que se estabeleça o equilíbrio eletrostático entre elas. Nesse processo, a carga elétrica total é conservada e o potencial elétrico em cada condutor esférico isolado descrito pela equação q V k r  , onde k é a constante de Coulomb, q é a sua carga elétrica e r o seu raio. Supondo que nenhuma carga elétrica se acumule no fio condutor, determine a carga elétrica final em cada uma das esferas.

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Fís 2 - Edu - Lista de Revisão Semana 2 - 2022 - Ext Fís 2 - Elét, Mag, Gravit, Est
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Para resolver esse problema, podemos utilizar a conservação da carga elétrica e a igualdade dos potenciais elétricos após o equilíbrio eletrostático. Antes da ligação das esferas, a esfera carregada possui carga elétrica Q e a outra esfera está descarregada, ou seja, possui carga elétrica nula. Após a ligação das esferas, as cargas elétricas se distribuem entre elas até que se estabeleça o equilíbrio eletrostático. Como as esferas estão ligadas por um fio condutor, o potencial elétrico em ambas é o mesmo. Assim, podemos igualar as equações de potencial elétrico das duas esferas: q1 / r1 = q2 / r2 Onde q1 é a carga elétrica final da esfera de raio 5,0 cm e q2 é a carga elétrica final da esfera de raio 10,0 cm. Como a carga elétrica total é conservada, temos: q1 + q2 = Q Substituindo a primeira equação na segunda, temos: q1 + (r1 / r2) q1 = Q q1 (1 + r1 / r2) = Q q1 = Q / (1 + r1 / r2) Substituindo os valores, temos: q1 = 1,5 C q2 = 1,5 C Portanto, a carga elétrica final em cada uma das esferas é de 1,5 C.

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