Um campo elétrico suficientemente forte pode fazer um átomo se tornar um íon positivo - isto é, fazer com que ele perca um ou mais elétrons. Explique como isso pode ocorrer. O que determina a intensidade mínima capaz de produzir esse efeito?
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está pedindo. A questão fala sobre como um campo elétrico forte pode transformar um átomo em um íon positivo, ou seja, fazer com que ele perca elétrons. Além disso, precisamos entender o que determina a intensidade mínima do campo elétrico necessária para que isso aconteça. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de física sobre campos elétricos e ionização dos átomos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como um campo elétrico pode transformar um átomo em íon positivo. Um átomo é composto por um núcleo com prótons e elétrons ao redor. Os elétrons estão presos ao núcleo devido à atração elétrica entre as cargas positiva do núcleo e as negativas dos elétrons. Quando aplicamos um campo elétrico externo bastante forte, ele pode exercer uma força significativa sobre os elétrons.
Passo 3
Com esse campo elétrico intenso, a energia fornecida pelo campo pode ser suficiente para que os elétrons consigam “escapar” da atração do núcleo. Isso acontece porque o campo elétrico reduz a barreira de potencial que mantém os elétrons ligados ao átomo. Basicamente, o campo elétrico fornece energia extra aos elétrons, permitindo que eles venham a sair do átomo, resultando na formação de um íon positivo.
Passo 4
Agora, vamos pensar sobre o que determina a intensidade mínima do campo elétrico necessária para causar essa ionização. A intensidade mínima depende da energia de ionização do átomo, que é a quantidade de energia necessária para remover um elétron do átomo. Quanto maior a energia de ionização, mais forte precisa ser o campo elétrico para fornecer essa energia extra aos elétrons.
Passo 5
Matematicamente, a intensidade do campo elétrico (
) necessária para ionizar um átomo pode ser relacionada à energia de ionização (
) e à distância média (
) dos elétrons em relação ao núcleo pela fórmula:
Onde
é a carga do elétron. Essa equação mostra que, para uma dada energia de ionização, quanto maior a distância dos elétrons do núcleo, menor pode ser o campo elétrico necessário para ionizá-los, e vice-versa.
Resposta
Um campo elétrico suficientemente forte pode fornecer energia extra aos elétrons de um átomo, permitindo que eles escapem da atração do núcleo e, assim, transformando o átomo em um íon positivo. A intensidade mínima do campo elétrico necessário para causar essa ionização é determinada pela energia de ionização do átomo e pela distância média dos elétrons em relação ao núcleo. Quanto maior a energia de ionização, mais forte precisa ser o campo elétrico para remover os elétrons.
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Dois planos condutores infinitos são paralelos e estão uniformemente carregados com densidades superficiais de carga total
e
.
(a) Utilizando a lei de Gauss, determine o campo elétrico produzido por cada plano em todo o espaço.
(b) Utilizando o princípio da superposição, determine o campo elétrico total produzido pelos dois planos em todo o espaço. Analise cuidadosamente cada região.
© Imaginando os planos como placas condutoras de espessura muito pequena, utilize a lei de Gauss para determinar as densidades superficiais de carga em cada uma das quatro faces.
(a) Utilizando a lei de Gauss, determine o campo elétrico produzido por cada plano em todo o espaço.
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(a) Determine o campo elétrico em um ponto no interior da cavidade.
(b) Determine o campo elétrico em um ponto no interior da casca.
© Determine as densidades superficiais de carga induzida nas superfícies interna e externa da casca.
(d) Determine o campo elétrico em um ponto no exterior da casca.
(e) Quais das respostas anteriores se modificariam se a casca possuisse uma carga ? Justifique.
(a) Determine o campo elétrico em um ponto no interior da cavidade.
(b) Determine o campo elétrico em um ponto no interior da casca.
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Quando duas cargas puntiformes de igual massa e carga são liberadas sobre uma mesa com atrito desprezível, cada qual possui uma aceleração inicial (módulo)
. Se, em vez disso, você mantiver uma fixa e liberar a outra, qual será a aceleração inicial:
Uma carga puntiforme de massa m e carga
e outra carga puntiforme de massa m, porém com carga 2Q, são liberadas sobre uma mesa com atrito desprezível. Caso a carga
tenha uma aceleração inicial
, qual será a aceleração de
?