Tres Esferas Condutoras Identicas Estao Eletrizadas Respectivamente

Reza July 30, 2021
Três esferas condutoras A, B e C são idênticas e estão eletrizadas

Este problema de física trata de três esferas condutoras idênticas que estão eletrizadas. Eletrização é o processo pelo qual um corpo adquire uma carga elétrica. A carga elétrica pode ser positiva ou negativa e é medida em Coulombs (C).

Entendendo a eletrização

Antes de entrar em detalhes sobre o problema, é importante entender como ocorre a eletrização. Existem três métodos de eletrização:

  • Eletrização por atrito
  • Eletrização por contato
  • Eletrização por indução

Na eletrização por atrito, dois corpos são atritados um contra o outro. Isso faz com que os elétrons sejam transferidos de um corpo para o outro, resultando em uma carga elétrica positiva em um corpo e uma carga elétrica negativa no outro.

Na eletrização por contato, um corpo carregado é colocado em contato com um corpo neutro. Os elétrons são transferidos do corpo carregado para o corpo neutro, fazendo com que ambos os corpos tenham a mesma carga elétrica.

Na eletrização por indução, um corpo eletrizado é colocado próximo a um corpo neutro. Isso faz com que os elétrons no corpo neutro sejam repelidos para uma extremidade, deixando a outra extremidade com uma carga elétrica oposta.

O problema das três esferas condutoras

No problema em questão, as três esferas condutoras estão eletrizadas respectivamente. Isso significa que cada esfera tem uma carga elétrica diferente. O problema é descobrir qual é a carga elétrica de cada esfera.

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Para resolver esse problema, é necessário aplicar a Lei de Coulomb. A Lei de Coulomb estabelece a relação entre a carga elétrica, a distância entre as cargas e a força elétrica. A fórmula da Lei de Coulomb é:

F = k * (q1 * q2) / d^2

Onde:

  • F é a força elétrica
  • k é a constante eletrostática
  • q1 e q2 são as cargas elétricas dos corpos
  • d é a distância entre as cargas elétricas

Usando a Lei de Coulomb, é possível determinar a carga elétrica de cada esfera. Suponha que as esferas sejam numeradas de 1 a 3. A força elétrica entre as esferas 1 e 2 é dada por:

F12 = k * (q1 * q2) / d^2

Da mesma forma, a força elétrica entre as esferas 1 e 3 é:

F13 = k * (q1 * q3) / d^2

E a força elétrica entre as esferas 2 e 3 é:

F23 = k * (q2 * q3) / d^2

Como as esferas são idênticas, a distância entre elas é a mesma. Portanto, é possível igualar as três equações acima e isolar as cargas elétricas:

q1 = (F23 * d^2) / (k * q2)

q2 = (F13 * d^2) / (k * q3)

q3 = (F12 * d^2) / (k * q1)

Com essas equações, é possível determinar a carga elétrica de cada esfera.

Exemplo numérico

Suponha que as esferas tenham raio de 5 cm e que a distância entre elas seja de 10 cm. Suponha também que a carga elétrica da esfera 1 seja de 2 C, a carga elétrica da esfera 2 seja de -4 C e a carga elétrica da esfera 3 seja de 6 C. Com essas informações, é possível calcular a força elétrica entre as esferas e, em seguida, determinar a carga elétrica de cada esfera.

A constante eletrostática k é igual a 9 * 10^9 N.m^2/C^2. Substituindo os valores na fórmula da Lei de Coulomb, temos:

F12 = k * (q1 * q2) / d^2 = 9 * 10^9 * 2 * (-4) / (0,1^2) = -7,2 * 10^10 N

F13 = k * (q1 * q3) / d^2 = 9 * 10^9 * 2 * 6 / (0,1^2) = 1,08 * 10^12 N

F23 = k * (q2 * q3) / d^2 = 9 * 10^9 * (-4) * 6 / (0,1^2) = -4,32 * 10^11 N

Substituindo as forças elétricas na equação para determinar a carga elétrica de cada esfera, temos:

q1 = (F23 * d^2) / (k * q2) = (-4,32 * 10^11 * 0,1^2) / (9 * 10^9 * 2) = -2,4 C

q2 = (F13 * d^2) / (k * q3) = (1,08 * 10^12 * 0,1^2) / (9 * 10^9 * 6) = 2 C

q3 = (F12 * d^2) / (k * q1) = (-7,2 * 10^10 * 0,1^2) / (9 * 10^9 * (-2,4)) = -3 C

Portanto, a esfera 1 tem carga elétrica de -2,4 C, a esfera 2 tem carga elétrica de 2 C e a esfera 3 tem carga elétrica de -3 C.

Conclusão

O problema das três esferas condutoras eletrizadas respectivamente é resolvido usando a Lei de Coulomb. A partir das forças elétricas entre as esferas, é possível determinar a carga elétrica de cada uma delas. É importante lembrar que a carga elétrica pode ser positiva ou negativa e é medida em Coulombs (C).

FAQs

1. O que é eletrização?

Eletrização é o processo pelo qual um corpo adquire uma carga elétrica, positiva ou negativa.

2. Como funciona a eletrização por atrito?

Na eletrização por atrito, dois corpos são atritados um contra o outro. Isso faz com que os elétrons sejam transferidos de um corpo para o outro, resultando em uma carga elétrica positiva em um corpo e uma carga elétrica negativa no outro.

3. Qual é a unidade de medida da carga elétrica?

A carga elétrica é medida em Coulombs (C).

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Reza Herlambang

Eu sou um escritor profissional na área de educação há mais de 5 anos, escrevendo artigos sobre educação e ensino para crianças na escola.

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