(Originais Teachy 2023) - Questão Médio de Física

Durante uma tempestade, uma esfera condutora eletricamente neutra com raio R está imersa em um campo elétrico uniforme E, causado pela presença de cargas elétricas nas nuvens. A esfera condutora sofre polarização, fazendo com que duas regiões carregadas, uma com carga positiva e outra com carga negativa, apareçam em lados opostos da superfície da esfera. (a) Utilize a Lei de Gauss e o conceito de fluxo elétrico para justificar o comportamento das cargas na superfície da esfera durante a tempestade. (b) Calcule a carga total Q na esfera, sabendo que a superfície da esfera sofreu uma polarização com área A, e que o fluxo elétrico através dessa área é Ф = EAcos(θ). (c) Determine a densidade de carga superficial, σ, na área polarizada em função de E, A e K, onde K é a constante de permissividade elétrica do vácuo (8,85 × 10ˉ¹² C²/N . m²).