Uma carga positiva
está distribuída uniformemente na metade superior de uma barra, e uma carga negativa
está distribuída uniformemente na metade inferior. Qual é a orientação do campo elétrico no ponto
, 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
distribuída de maneira uniforme, e a metade de baixo com uma carga negativa
, também distribuída uniformemente. A pergunta é: como está a direção do campo elétrico no ponto
, 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
. Como as cargas estão uniformemente distribuídas, podemos tratar cada metade separadamente.
Passo 4
Para a metade superior com carga
, o campo elétrico vai sair dessa região em todas as direções. Já para a metade inferior com carga
, o campo vai entrar nessa região. No ponto
, que está na mediatriz, vamos analisar essas contribuições.
Passo 5
Como o ponto
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
está orientado para baixo, perpendicularmente à barra.