O sistema de condutores da figura consta de duas esferas de raios r₁ = a e r₂ = 2a, interligadas por um fio condutor de capacidade nula. Quando o sistema é eletrizado com carga positiva Q, após o equilíbrio eletrostático ser alcançado, o condutor de raio, r, apre-senta densidade elétrica superficial σ,, e o condutor de raio r, apresenta densidade elétrica superficial σ,. Nessa situação, a relação vale: ​

Resposta :

Resposta:

Explicação:Para resolver esse problema, podemos usar a Lei de Coulomb para encontrar a distribuição de carga nos condutores. Vamos supor que a carga total

Q seja distribuída de forma homogênea entre as duas esferas.

Seja

1

σ

1

 a densidade de carga superficial na primeira esfera de raio

1

=

r

1

=a e

2

σ

2

 a densidade de carga superficial na segunda esfera de raio

2

=

2

r

2

=2a. Podemos escrever:

1

=

4

1

2

σ

1

=

4πr

1

2

Q

2

=

4

2

2

σ

2

=

4πr

2

2

Q

Agora, vamos considerar um ponto no condutor de raio

r que está entre as duas esferas. A densidade de carga superficial neste ponto será uma combinação das densidades de carga nas duas esferas, dependendo da distância do ponto ao centro de cada esfera.

Seja

σ a densidade de carga superficial neste ponto. Podemos calcular

σ usando a Lei de Coulomb:

=

1

+

2

=

4

1

2

+

4

2

2

σ=σ

1

2

=

4πr

1

2

Q

+

4πr

2

2

Q

Substituindo

1

=

r

1

=a e

2

=

2

r

2

=2a, temos:

=

4

2

+

4

(

2

)

2

σ=

4πa

2

Q

+

4π(2a)

2

Q

=

4

2

+

16

2

σ=

4πa

2

Q

+

16πa

2

Q

=

5

16

2

σ=

16πa

2

5Q

Portanto, a densidade de carga superficial no condutor de raio

r é

5

16

2

16πa

2

5Q

.

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