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Enunciado

Física - Tipler - Vol 2- Ed: 6º - Capítulo 23.1 - Ex. 20

As superfícies das faces de duas placas grandes, paralelas e condutoras, separadas por 10,0 cm, têm densidades superficiais uniformes de carga iguais em módulo, mas com sinais opostos. A diferença de potencial entre as placas é 500 V. (a) Qual das placas, a positiva ou a negativa, está em um potencial maior? (b) Qual é o módulo do campo elétrico entre as placas? (c) Um elétron é liberado a partir do repouso próximo à superfície carregada negativamente. Determine o trabalho realizado pelo campo elétrico sobre o elétron enquanto ele se move desde o ponto onde foi liberado até a placa positiva. Expresse sua resposta em elétron-volts e em joules. (d) Qual é a variação na energia potencial do elétron quando ele se move do ponto onde foi liberado até a placa positiva? (e) Qual é sua energia cinética quando ele atinge a placa positiva?

Passo 1

  1. Com certeza a placa positiva estará sob maior potencial. Você poderia chegar nessa conclusão pensando no seguinte: coloque um elétron na região entre as placas. O elétron, naturalmente, irá se movimentar em direção a placa negativa, correto? Ora, um elétron sempre caminha de um potencial mais baixo para um potencial mais alto... logo, a placa positiva possui maior potencial

    2. Passo 2

  2. Como o campo elétrico é constante, temos que

    3. E = Δ V Δ x = 500 10 × 10 - 2 E = 5000   V / m

    Passo 3

  3. O trabalho realizado é

    4. W = F e l é t r i c a Δ x

    Mas, temos que F e l é t r i c a = e E , de modo que

    W = e E Δ x W = 1,6 × 10 - 19 5000 0,1 W = 8,01 × 10 - 17   J

    Ou ainda,

    W = 500   e V

    Passo 4

  4. A variação da energia potencial é sempre igual ao negativo do trabalho. Dessa forma, temos que

    5. Δ U = - W Δ U = - 500   e V

  5. Pelo teorema da energia cinética, temos que

Δ K = W Δ K = 500   e V

Resposta

  1. 5000   V / m
  2. 8,01 × 10 - 17   J ou 500   e V .
  3. - 500   e V
  4. 500   e V .
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