Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 9ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 9º - Capítulo 24.3 - Ex. 2
A diferença de potencial elétrico entre a terra e uma nuvem de tempestade é . Qual é o módulo da variação da energia potencial elétrica de um elétron que se desloca da nuvem para a terra? Expresse a resposta em elétrons-volts.
Passo 1
Opa, tudo certinho?
Vamos lá, então! Essa nossa questão nos diz que um elétron sai de uma nuvem e vai para a terra. É o que acontece em um raio!
A diferença de potencial entre uma nuvem e o solo fica tão grande que isso faz com que haja uma corrente da nuvem para a terra, algo que não aconteceria normalmente já que o ar é isolante, beleza?
Um professor meu uma vez me disse: na prática a diferença entre um condutor e um isolante é facilidade que um material conduz uma corrente. Pra um material que é isolante conduzir basta botar uma voltagem eeenooorrrmeee nele! É por isso que a voltagem no raio tem que ser enorme, beleza?
Passo 2
Beeeem, depois desse papinho, vamos ver o que o enunciado nos disse que
E a partícula que vai da nuvem até a terra é um elétron. A sua carga é
Esse é o que chamamos de carga elementar (meu caro Watson kkkk). Como você pode ver na fórmula acima esse é igual a .
Passo 3
E o que o enunciado nos pede? Ele pede a variação de energia potencial. Uma coisa que eu que você grave nesse seu corazãozinho é que energia potencial elétrica não é a mesma coisa que potencial elétrico!
Então você me pergunta: “tá, qual é a diferença???”. Beeeemmm, não vou mentir pra você não. Não tem tanta diferença hahahaha. É que as vezes é mais conveniente falar de potencial e outras é mais conveniente falar de energia potencial.
A relação entre os dois é mais ou menos a relação que a força elétrica tem com o campo elétrico: não são a mesma coisa mas se relacionam ^^
Se você quiser dar uma olhada melhor o que é cada um olha lá na nossa teoria! Lá tá explicadinho passo a passo o que significa cada coisa, beleza?
O que eu tenho que te falar aqui pra resolver esse exercício é a relação entre variação de energia potencial e potencial. É essa aqui, ó!
Show! Se os dois fossem a mesma coisa, não teria aquele ali hahaha
Passo 4
Pow, então temos tudo, não é mesmo? Só que o enunciado pede a energia em uma unidade que é diferente de Joule! A unidade que o enunciado pede é a unidade chamada elétron-volt (eV).
E aí, eu vou te falaaaarrr que é bem simples! Pra ter a energia em elétron-volt a gente usa com as seguintes unidades
Então vamos lá! A nossa variação de voltagem já está em volts
E a nossa carga em unidades de carga elementar é somente ! Isso por que só temos um elétron!
Se fosse 2 elétrons seria . Se fosse 273 prótons, seria prótons e assim por diante!
Então é só jogar na equação!
(Esse é como chamamos o elétron-volt, belezinha?)
Como o enunciado quer o módulo disso aí, é só fazer
E prontinho! Essa é a resposta do nosso probleminha :D
Show! Vamos pra próxima \o/