Uma carga positiva +Q está distribuída uniformemente na metade superior de uma barra, e uma carga negativa -Q está distribuída uniformemente na metade inferior. Qual é a orientação do campo elétrico no ponto P, situado na mediatriz da barra?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma barra onde a metade de cima está com uma carga positiva +Q distribuída de maneira uniforme, e a metade de baixo com uma carga negativa -Q, também distribuída uniformemente. A pergunta é: como está a direção do campo elétrico no ponto P, que está na mediatriz dessa barra. Vamos usar conceitos de campo elétrico e distribuição de cargas para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o campo elétrico. É uma região ao redor de uma carga onde outra carga sente uma força. A direção do campo elétrico depende se a carga que o gera é positiva ou negativa: campos saem de cargas positivas e entram em cargas negativas.

Passo 3

Como as cargas estão distribuídas na barra, precisamos considerar a contribuição de cada parte da barra para o campo elétrico no ponto P. Como as cargas estão uniformemente distribuídas, podemos tratar cada metade separadamente.

Passo 4

Para a metade superior com carga +Q, o campo elétrico vai sair dessa região em todas as direções. Já para a metade inferior com carga -Q, o campo vai entrar nessa região. No ponto P, que está na mediatriz, vamos analisar essas contribuições.

Passo 5

Como o ponto P está na mediatriz, que é perpendicular à barra e no meio dela, as componentes horizontais dos campos elétricos das cargas opostas vão se cancelar, já que são iguais e opostas. O que sobra são as componentes verticais.

Passo 6

A componente vertical do campo elétrico da carga positiva aponta para cima, e da carga negativa aponta para baixo. Como as magnitudes são iguais, essas componentes se somam, resultando em um campo elétrico total que aponta para baixo.

Resposta

O campo elétrico no ponto P está orientado para baixo, perpendicularmente à barra.

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