Uma carga elétrica puntiforme
é liberada com energia cinética nula em um campo elétrico, deslocando-se de uma superfície equipotencial
[V] para outra de
[V]. Qual a energia necessária para se realizar esta operação?
.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que a questão está nos pedindo. Temos uma carga elétrica puntiforme $ q = +5 , \mu C $ que é liberada do repouso em um campo elétrico, movendo-se de uma superfície com potencial elétrico de $ +10,0 , V $ para outra com potencial de $ -3,0 , V $. Queremos descobrir quanta energia é necessária para realizar essa operação.
Aqui, estamos lidando com conceitos de energia elétrica e potencial elétrico. Para resolver isso, precisamos usar a fórmula que relaciona trabalho elétrico ($ W
q
\Delta V $):
Passo 2
Vamos calcular a diferença de potencial ($ \Delta V
V_f
V_i $):
Aqui, $ V_i = +10,0 , V $ e $ V_f = -3,0 , V $. Então:
Passo 3
Agora, vamos usar a fórmula do trabalho elétrico para encontrar a energia necessária ($ W $). Sabemos que:
Substituindo os valores:
Passo 4
O sinal negativo indica que a energia está sendo liberada no processo (a carga está movendo-se espontaneamente devido à ação do campo elétrico). No entanto, como queremos a energia necessária para realizar a operação, consideramos o valor absoluto:
Resposta
A energia necessária para realizar a operação é $ W = 65,0 , \mu J $.