(Campo e Energia) Uma partícula de carga
se move no campo de outra carga fixa
.
(a) Calcule o trabalho necessário para trazer
do infinito até uma distância
de
.
(b) A partir desse trabalho, defina a energia potencial eletrostática.
(c) Introduza o conceito de potencial elétrico
como energia por unidade de carga.
(a) Calcule o trabalho necessário para trazer
(b) A partir desse trabalho, defina a energia potencial eletrostática.
(c) Introduza o conceito de potencial elétrico
Passo 1
O enunciado trata do trabalho necessário para trazer uma carga
\ do infinito até uma distância
\ de outra carga fixa
. O conteúdo envolve a força de Coulomb e o conceito de trabalho de uma força variável, para então definir energia potencial eletrostática e potencial elétrico.
Passo 2
A força eletrostática entre as cargas é
Para levar
\ do infinito até
, o trabalho realizado por uma força externa equilibrante (isto é, contra o campo) é
Passo 3
Definimos a energia potencial eletrostática
\ como o trabalho gasto para levar a carga de
\ até
, tomando
. Assim
Passo 4
O potencial elétrico
\ é a energia potencial por unidade de carga de prova, ou seja
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)