Uma carga pontual de está de distância de uma segunda carga pontual de . Calcule a intensidade da força em cada carga. (Dica: lembre-se da conversão de unidades para o S.I.)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre forças entre cargas elétricas. O enunciado nos dá duas cargas pontuais e a distância entre elas. A matéria que vamos usar aqui é a Lei de Coulomb, que descreve a força elétrica entre duas cargas. Para isso, precisamos lembrar de converter as unidades para o Sistema Internacional (SI), que no caso, a distância deve estar em metros.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as cargas e a distância entre elas. Temos uma carga positiva de e uma carga negativa de . A distância entre elas é de .

Passo 3

Vamos converter a distância de centímetros para metros, já que a Lei de Coulomb usa o Sistema Internacional. Sabemos que , então:

Passo 4

Agora, vamos lembrar da Lei de Coulomb, que nos dá a força elétrica entre duas cargas:
Onde:
  • é a força elétrica,
  • é a constante de Coulomb ( ),
  • e são as cargas,
  • é a distância entre as cargas.

Passo 5

Vamos substituir os valores na fórmula. Primeiro, calculamos o produto das cargas em módulo:

Passo 6

Em seguida, elevamos a distância ao quadrado:

Passo 7

Agora, aplicamos esses valores na fórmula da Lei de Coulomb:

Passo 8

Fazendo as contas:

Resposta

A intensidade da força em cada carga é aproximadamente . Como uma carga é positiva e a outra é negativa, elas se atraem.

Exercícios relacionados

Mostre como encontrar o campo elétrico no caso de distribuições de cargas contínuas para:
(A) um anel ou disco carregado de raio R (dica: use a força determinada no exercício 9 );
(B) uma placa infinita de cargas;
© uma casca esférica de raio .
O campo elétrico é definido em termos de , uma pequena carga positiva. Se, em vez disso, a definição for em termos de uma pequena carga negativa de mesma intensidade, então, comparado com o campo original, o novo campo elétrico definido
(A) apontará no mesmo sentido e terá a mesma intensidade.
(B) apontará no sentido oposto, mas terá a mesma intensidade.
© apontará no mesmo sentido, mas terá uma diferente intensidade.
(D) apontará no sentido oposto e terá uma diferente intensidade.
Explique brevemente o motivo.
No começo da Aula 2 nós definimos, pela lei de Coulomb, a força devido a uma distribuição contínua de cargas positivas em um bastão de comprimento . Defina agora, seguindo os mesmos princípios, a força devido a um anel e a um disco de cargas (esses desenvolvimentos são feitos no Capítulo 25 do nosso livro texto, páginas 12 e 13 , mas quero que vocês façam todos os passos detalhadamente como foi feito em sala para o bastão de cargas positivas. É possível usar o livro como um guia, disponibilizarei as páginas).
Uma esfera isolante maciça de raio R , tem uma densidade volumétrica de carga proporcional à distância ao centro: , para , onde A é uma constante e para R. a) Calcule a carga total, integrando cascas esféricas de espessura dr e volume . b) Calcule o campo elétrico para R e em seguida para .