Uma carga pontual positiva e uma carga pontual negativa estão dentro de um capacitor de placas paralelas. As cargas pontuais interagem apenas com o capacitor, e não entre si. Deixe a placa negativa do capacitor ser o zero da energia potencial para ambas as cargas.
(d) Em que direção (direita, esquerda, para cima ou para baixo) a energia potencial da carga positiva diminuir? Explique.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um capacitor de placas paralelas com uma carga pontual positiva e uma carga pontual negativa dentro dele. Essas cargas só interagem com o campo elétrico do capacitor e não entre si. A energia potencial é medida a partir da placa negativa, que é zero. Vamos precisar entender como a energia potencial elétrica funciona dentro de um campo elétrico uniforme, como o de um capacitor, para descobrir em que direção a energia potencial da carga positiva diminui.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que em um capacitor de placas paralelas, o campo elétrico ($ \vec{E} E éé U $) de uma carga $ q $ em um campo elétrico é dada por:
U
onde $ V $ é o potencial elétrico. O potencial elétrico varia ao longo do campo elétrico. Como a placa negativa é o zero da energia potencial, o potencial aumenta conforme nos afastamos da placa negativa em direção à placa positiva.

Passo 3

Agora, vamos considerar a carga positiva dentro desse campo. A energia potencial de uma carga positiva tende a diminuir quando ela se move na direção do campo elétrico, ou seja, da placa positiva para a placa negativa. Isso ocorre porque o trabalho realizado pelo campo elétrico sobre a carga reduz sua energia potencial.

Passo 4

Visualizando isso, se a placa positiva está, por exemplo, à direita e a placa negativa à esquerda, o campo elétrico aponta da direita para a esquerda. Portanto, a carga positiva perderá energia potencial ao se mover para a esquerda, na direção do campo elétrico.

Resposta

A energia potencial da carga positiva diminui para a esquerda, na direção do campo elétrico do capacitor.

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