Uma carga de 0,2 mu C está em um campo elétrico. O que acontece se essa carga é substituída por uma carga de 0,4 mu C ?
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 ( V = Uq ) 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 ( U = q cdot V ). 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.

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