Cargas Elétricas, Forças Elétricas, Campo Elétrico
Uma pequena esfera carregada, de massa igual a , está suspensa através de um longo fio dentro de um campo elétrico uniforme, conforme diagrama abaixo. Se a esfera está em equilíbrio quando o fio faz um ângulo de com a vertical, calcule:
A força elétrica sobre a bola;
A carga da esfera;
Se a carga da esfera fosse negativa, quantos elétrons seriam necessários para formar esta carga?
e
Passo 1
A força elétrica sobre a bola;
A primeira coisa que temos que fazer aqui é um diagrama de corpo livre pra analisar todas as forças que atuam sobre a esfera:
Como a esfera está estática, podemos usar relações básicas da mecânica pra resolver esse problema:
Opa! Agora é só igualar as duas expressões de :
Agora que temos todos os dados, temos apenas que substituir os valores:
Logo:
Passo 2
A carga da esfera;
Acabamos de calcular a força elétrica sobre a esfera e já tínhamos o valor do campo elétrico, que foi dado pelo problema. Então não é difícil calcular a carga da esfera:
Passo 3
Se a carga da esfera fosse negativa, quantos elétrons seriam necessários para formar esta carga?
Bom, o módulo da carga de um elétron é . Portanto:
Resposta