20- Um próton (carga
) percorre uma distância
ao longo de uma linha reta de um ponto a até um ponto
no interior de um acelerador linear. O campo elétrico é uniforme ao longo dessa linha e possui módulo
no sentido de
para
. Determine (a) a força sobre o próton; (b) o trabalho realizado sobre ele pelo campo elétrico; (c) a diferença de potencial
.
Passo 1
O enunciado trata de eletrostática com campo elétrico uniforme. Temos um próton de carga
que se desloca de
para
em linha reta, distância
. O campo é
apontando de
para
. Vamos usar as fórmulas:
– Força elétrica: .
– Trabalho de uma força constante: .
– Diferença de potencial: (ou diretamente
para campo uniforme).
– Força elétrica:
– Trabalho de uma força constante:
– Diferença de potencial:
Passo 2
Aplicando
, com
e
, temos
Como o próton é positivo e o campo aponta de
para
, a força tem módulo
e sentido de
para
.
Passo 3
O trabalho realizado pelo campo quando o próton vai de
para
é
Arredondando para dois algarismos significativos,
Passo 4
Para campo uniforme, a diferença de potencial entre
e
é
Resposta
(a) Força sobre o próton:
(de
para
).
(b) Trabalho realizado: .
(c) Diferença de potencial: .
(b) Trabalho realizado:
(c) Diferença de potencial: