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

(Unesp) 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 qV 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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💡 1 Resposta

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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, a esfera carregada possui carga elétrica Q e a esfera descarregada possui carga elétrica nula. Após a ligação, as esferas atingem o equilíbrio eletrostático, ou seja, seus potenciais elétricos se igualam. Assim, podemos escrever a seguinte equação: (q1 + q2) / r1 = (q1 + q2) / r2 Onde q1 e r1 são a carga e o raio da esfera descarregada, q2 e r2 são a carga e o raio da esfera carregada após a ligação. Substituindo os valores, temos: (0 + q2) / 0,05 = (q1 + q2) / 0,1 Simplificando, temos: 2q2 = q1 + q2 q1 = q2 Portanto, a carga elétrica final em cada uma das esferas é de 1,5 C.

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