Um campo elétrico uniforme é paralelo ao eixo
. Em qual direção uma carga pode se deslocar através deste campo sem a necessidade de um trabalho externo atuando nessa carga?
Passo 1
O enunciado diz que há um campo elétrico uniforme
paralelo ao eixo
. Queremos encontrar em que direção uma carga
pode se deslocar sem que seja necessário fazer trabalho externo sobre ela. O conteúdo necessário envolve o conceito de trabalho realizado por um campo elétrico e a ideia de superfícies equipotenciais.
Passo 2
O trabalho realizado pelo próprio campo elétrico quando a carga se desloca de
até
é
O trabalho que precisa ser fornecido por uma força externa é , para que a energia total da carga se conserve.
O trabalho que precisa ser fornecido por uma força externa é
Passo 3
Para não precisar de trabalho externo, devemos ter
;\Rightarrow;
.
Como e
, a única forma de
é termos
.
Como
Passo 4
Ter
significa que a carga não avança nem retrocede ao longo do eixo
. Logo, ela só pode se deslocar em direções perpendiculares a
, ou seja, ao longo do eixo
, do eixo
ou qualquer combinação linear deles (plano
), que são superfícies equipotenciais.
Resposta
A carga pode se deslocar sem trabalho externo em qualquer direção perpendicular ao eixo
(por exemplo, ao longo do eixo
ou do eixo
).