Enunciado

Uma barra não condutora carregada, com um comprimento de 2,00   m e uma seção reta de 4,00   c m 2 , está no semieixo x positivo com uma das extremidades na origem. A densidade volumétrica de carga ρ é a carga por unidade de volume em coulombs por metro cúbico. Determine quantos elétrons em excesso existem na barra (a) se ρ é uniforme, com um valor de - 4,00 μ C / m 3 ; (b) se o valor de ρ é dado pela equação ρ = b x 2 , em que b = - 2,00 μ C / m 5 .

Passo 1

E aí galerinha, vamos destruir essa questão comigo? Vamos láaaa!

Vamos chamar de L o comprimento da barra e de A a área da seção reta da barra. A carga d q em uma pequena fatia da barra, de largura d x , é ρ A d x , na qual ρ é a densidade volumétrica de carga. O número de elétrons em excesso que existem na barra é n = | q | / e , em que e é a carga elementar, dada pela Eq. 21-12.

(a) Para  ρ = - 4,00 × 10 - 6 C / m 3 , temos:

n = | q | e = | ρ | A e ∫ 0 L   d x = | ρ | A L e = 2,00 × 10 10 .

Passo 2

(b) Para  ρ = b x 2  (na qual  b = - 2,00 × 10 - 6 C / m 5  ), temos:

n = | b | A e ∫ 0 L   x 2 d x = | b | A L 3 3 e = 1,33 × 10 10 .

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Resposta

a. 2,00 × 10 10 .

b. 1,33 × 10 10 .

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