Duas placas condutoras grandes, paralelas entre si, e separadas por uma distância de 10 cm, têm cargas iguais e de sinais opostos nas faces que se confrontam. Um elétron colocado a meia distância entre as duas placas experimenta uma força de
. Qual é a diferença de potencial entre as placas?
Resposta:
Volts
Resposta:
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o problema está pedindo. Temos duas placas condutoras grandes, paralelas e separadas por 10 cm. Elas têm cargas iguais de sinais opostos nas faces que se enfrentam. Um elétron colocado no meio entre essas placas sente uma força de
. Queremos descobrir qual é a diferença de potencial (ou voltagem) entre as placas. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de campo elétrico, força elétrica e diferença de potencial.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força elétrica
que uma carga
sente em um campo elétrico
é dada pela fórmula:
Aqui,
e
é a carga do elétron, que é aproximadamente
. A gente vai usar essa fórmula para encontrar o campo elétrico
.
Passo 3
Vamos isolar
na fórmula:
Substituindo os valores:
Simplificando:
Então, o campo elétrico entre as placas é
.
Passo 4
Agora, para encontrar a diferença de potencial
entre as placas, usamos a relação entre campo elétrico e diferença de potencial:
Onde
é a distância entre as placas. Sabemos que
.
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula:
Portanto, a diferença de potencial entre as placas é de 1000 Volts.
Resposta
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e separação
, estando submetido a uma diferença de potencial
, devida à bateria que o carregou. Desliga-se, então, a bateria e aumenta-se a separação para
. Obtenha expressões em função de
e
para:
a) O novo valor da diferença de potencial;
b) A energia, antes depois do aumento da separação.
a) O novo valor da diferença de potencial;
b) A energia, antes
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