Enunciado

A Fig. 23-30 mostra uma superfície gaussiana com a forma de um cubo de 2,00 m de aresta, imersa em um campo elétrico dado por E = 3,00 x + 4,00 i ^ + 6,00 j ^ + 7,00 k ^ N / C , com x em metros. Qual é a carga total contida no cubo?

Passo 1

Então temos um cubo de lado l=2,00m , nesse cubo passa o campo, E = 3,00 x + 4,00 i ^ + 6,00 j ^ + 7,00 k ^ N / C . Precisamos descobrir a carga total contida no cubo.

Podemos utilizar a lei de Gauss para descobrir a carga contida no cubo, porém para isso, precisamos calcular o fluxo elétrico que atravessa o cubo, para isso podemos utilizar a formula:

Φ = ∮ E → . d a →

Antes de fazer essa integral, vamos pensar o seguinte, quando eu tenho um campo elétrico constante atravessando a superfície, esse campo não tem importância para o fluxo total que atravessa a superfície. Pois tudo que entra, devido a esse campo, sai. Portanto se olharmos para o campo que é dado no enunciado, podemos descartar de cara as componentes y e z e a componente constate do x. Podemos fazer toda a conta com essas componentes? Podemos, mas no final só estaríamos fazendo contas a mais que vão zerar. Então, vamos calcular o fluxo, somente levando em conta a face fronta e traseira, descartando as componentes y e z e a parte constante da componente x :

Φ = Φ f r o n t a l + Φ t r a s e i r o = ∫ 3,0 × 0 d a + ∫ 3,0 × - 2,00 - d a

Φ = 6 ∫ d a = 6 × 2,00 2 = 24 N m ² / C

Passo 2

Agora, utilizando a lei de Gauss para encontrar a carga:

Φ = q ε 0

q = Φ ε 0

q = 24 8,85 × 10 - 12 = 2,13 × 10 - 10 C

Resposta

q = 2,13 × 10 - 10 C

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