Um campo elétrico é gerado por uma carga puntiforme positiva. A uma distância de 20 cm é posta uma partícula de prova de carga
, sendo atraída pelo campo, mas uma força externa de 2 N faz com que a carga entre em equilíbrio.
Qual a energia potencial?
Qual a energia potencial?
Passo 1
Beleza, resumo rapidão do enunciado: temos uma carga pontual positiva
que gera um campo elétrico. A
dessa carga a gente coloca uma carga de prova
. O campo puxa essa carga pra perto de
, mas rola uma força externa de
que segura ela em equilíbrio.
Conteúdo: lei de Coulomb (força elétrica), equilíbrio de forças e energia potencial elétrica de cargas. Vamos precisar da constante , conversão de unidades e a fórmula
Conteúdo: lei de Coulomb (força elétrica), equilíbrio de forças e energia potencial elétrica de cargas. Vamos precisar da constante
Passo 2
Como a carga está parada, a soma das forças dá zero:
Pela lei de Coulomb a força elétrica vale
Como
e
, essa força aponta pra
, mas o que importa é a magnitude. Em módulo fica
Aí isolamos
:
Passo 3
Agora vamos colocar tudo em SI:
Passo 4
Chegou a hora de achar a energia potencial, usando
Substituindo
,
e
:
O sinal negativo faz sentido porque cargas opostas se atraem e o potencial fica abaixo de zero.