Um campo elétrico uniforme tem módulo de
e aponta para
.
(b) Uma carga pontual de
é solta, do repouso, da origem. Qual é a variação da energia potencial da partícula ao sair do plano
e chegar ao plano
?
(b) Uma carga pontual de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um campo elétrico uniforme com intensidade de
que aponta na direção
. A tarefa aqui é descobrir como a energia potencial de uma carga de
muda quando ela se move do ponto
para
. Para isso, vamos precisar entender como calcular a variação da energia potencial em um campo elétrico uniforme.
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional (SI) para facilitar os cálculos. O campo elétrico
é dado por
, que é igual a
. A carga
é
, ou seja,
.
Passo 3
Sabemos que a energia potencial elétrica (
) de uma carga em um campo elétrico é dada pela fórmula:
onde
é a diferença de potencial elétrico.
Passo 4
A variação da energia potencial (
) quando a carga se move no campo elétrico pode ser calculada por:
onde
é a diferença de potencial entre os dois pontos.
Passo 5
Em um campo elétrico uniforme, a diferença de potencial (
) entre dois pontos separados por uma distância
é:
O sinal negativo indica que o potencial diminui na direção do campo elétrico.
Passo 6
Substituindo
na fórmula da variação da energia potencial:
Passo 7
Agora, vamos substituir os valores conhecidos na equação:
Passo 8
Calculando os valores:
Passo 9
Convertendo para joules:
Resposta
A variação da energia potencial da partícula ao se mover de
para
é
.