3.1.6 Duas cargas iguais, mas de sinais opostos, de
estão separadas no ar pela distância de 20 cm , e um elétron está localizado no ponto médio entre essas cargas. Determine a força experimentada pelo elétron. [
N dirigida para a carga positiva]
Passo 1
O enunciado diz que temos duas cargas pontuais iguais em módulo,
, mas de sinais opostos, separadas por
. Um elétron está no ponto médio entre elas. O objetivo é usar a lei de Coulomb e o princípio da superposição para achar a força resultante sobre o elétron.
Passo 2
Primeiro, convertemos unidades e definimos distâncias:
A carga do elétron é . Cada carga pontual está a uma distância
A carga do elétron é
do elétron. A constante eletrostática no vácuo (ou ar) é
Passo 3
Calculamos a magnitude da força entre o elétron e cada carga usando a lei de Coulomb:
No numerador temos
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Passo 4
Cada carga gera uma força de módulo
sobre o elétron. A carga positiva atrai o elétron, e a carga negativa o repele, ambas atuando na mesma direção (do elétron para a carga positiva). Pela superposição, a força resultante tem módulo
O elétron, sendo negativamente carregado, é atraído pela carga positiva e repelido pela carga negativa, resultando em uma força total dirigida para a carga positiva.