Uma carga de
está em um campo elétrico. O que acontece se essa carga é substituída por uma carga de
?
A. O potencial elétrico dobra, mas a energia potencial elétrica permanece a mesma.
B. O potencial elétrico permanece o mesmo, mas a energia potencial elétrica dobra.
C. Tanto o potencial elétrico quanto a energia potencial elétrica dobram.
D. Tanto o potencial elétrico quanto a energia potencial elétrica permanecem os mesmos.
A. O potencial elétrico dobra, mas a energia potencial elétrica permanece a mesma.
B. O potencial elétrico permanece o mesmo, mas a energia potencial elétrica dobra.
C. Tanto o potencial elétrico quanto a energia potencial elétrica dobram.
D. Tanto o potencial elétrico quanto a energia potencial elétrica permanecem os mesmos.
Passo 1
Vamos resolver o problema onde uma carga de
está em um campo elétrico e queremos saber o que acontece se substituirmos essa carga por uma carga de
. Para isso, vamos utilizar conceitos de potencial elétrico e energia potencial elétrica. Precisaremos entender como essas grandezas se relacionam com a carga e o campo elétrico.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é potencial elétrico. O potencial elétrico (
) em um ponto de um campo elétrico é a energia potencial por unidade de carga que uma carga de teste positiva teria nesse ponto. Matematicamente, é dado por:
onde
é a energia potencial elétrica e
é a carga.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a energia potencial elétrica (
). Essa energia representa o trabalho necessário para mover uma carga de um ponto a outro contra o campo elétrico. A energia potencial elétrica é calculada multiplicando-se o potencial elétrico pela carga:
Passo 4
Vamos analisar o que acontece com o potencial elétrico quando alteramos a carga. Observamos que o potencial elétrico
depende apenas do campo elétrico e da posição no campo, não da carga de teste. Portanto, se mudarmos a carga de
para
, o potencial elétrico
permanece o mesmo.
Passo 5
Agora, vamos ver o que acontece com a energia potencial elétrica quando a carga é dobrada. Como a energia potencial elétrica é dada por
e o potencial elétrico
permanece constante, ao dobrar a carga
, a energia potencial elétrica
também dobra.
Passo 6
Com base nas análises anteriores:
- O potencial elétrico permanece o mesmo.
- A energia potencial elétrica dobra.
Isso corresponde à alternativa:
B. O potencial elétrico permanece o mesmo, mas a energia potencial elétrica dobra.
Resposta
A alternativa correta é a B.