Se 20 J de energia são necessários para mover 5 mC de carga através de um elemento, qual é a tensão através desse elemento?

Passo 1

O problema pergunta qual é a tensão (diferença de potencial) através de um elemento dado que são necessários \,20\\ \text{J} de energia para mover uma carga de \,5\\ \text{mC} através desse elemento.
Dados fornecidos:
  • Energia (trabalho) gasto: \,W = 20\\ \text{J}.
  • Carga deslocada: \,q = 5\\ \text{mC}.

Passo 2

Conceito-chave e fórmula que vamos usar: a diferença de potencial (tensão) entre dois pontos é o trabalho por unidade de carga necessário para mover a carga entre esses pontos. Matematicamente:
V = \frac{W}{q},
onde:
  • \,V é a tensão (em volts, \text{V}),
  • \,W é o trabalho/energia (em joules, \text{J}),
  • \,q é a carga elétrica (em coulombs, \text{C}).
    Unidade: \,1\\ \text{V} = 1\\ \text{J}/\text{C}. Isso significa que se 1 joule move 1 coulomb, a tensão é 1 volt.

Passo 3

Primeiro converto a carga de miliCoulombs para Coulombs, porque a fórmula exige \text{C}:
5\\ \text{mC} = 5\times10^{-3}\\ \text{C}.

Passo 4

Agora aplico a fórmula \,V=\dfrac{W}{q}. Substituindo os valores:
V = \frac{20}{5\times10^{-3}}.
Faço a conta passo a passo: divido os números e trato a potência de dez:
\frac{20}{5\times10^{-3}} = \left(\frac{20}{5}\right)\times10^{3} = 4\times10^{3}.
Portanto
V = 4\times10^{3}\\ \text{V}.

Passo 5

Interpretação final e forma prática: \,4\times10^{3}\\ \text{V} é o mesmo que \,4000\\ \text{V} ou \,4\\ \text{kV}. Dica rápida para a prova: memorize a relação V=W/q e sempre converta mC para C (multiplicar por 10^{-3}) antes de calcular. Força aí — você já entendeu o essencial!

Resposta

\,4000\\ \text{V}

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