Um elétron move-se da equipotencial 1 para a equipotencial 2 ao longo de uma linha de campo elétrico. Durante esse movimento o campo elétrico realiza um trabalho
de
J. Determine
(a)
(a)
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Determinar
.
Informações dadas:
- Um elétron desloca-se da equipotencial 1 para a equipotencial 2 ao longo de uma linha de campo elétrico (ou seja, o movimento é de
para ). - O campo elétrico realiza um trabalho
durante esse movimento. - A carga do elétron (constante conhecida) é
.
Passo 2
Conceitos fundamentais (aula rápida e prática):
- Energia potencial elétrica de uma carga
num ponto com potencial elétrico é . Aqui: -
é a energia potencial elétrica (em joules), -
é a carga (em coulombs), -
é o potencial elétrico (em volts).
-
- Diferença de potencial entre dois pontos
e é . Essa diferença multiplicada por dá a variação de energia potencial entre os pontos:
Passo 3
Relação trabalho do campo e variação de energia potencial (importante na prova):
- O trabalho realizado pelo campo elétrico ao deslocar a carga de
para é igual à redução da energia potencial: - Substituindo
obtemos - Reorganizando para a diferença de potencial que queremos (
):
(Explicação intuitiva: se o campo faz trabalho positivo, a energia potencial cai; a relação acima é uma forma limpa e direta para calcular a diferença de potencial.)
Passo 4
Aplicando os valores numéricos (passo a passo da conta):
- Temos
e . - Calcula-se
- Simplificando a fração:
- Portanto o resultado é
volts.
Passo 5
Interpretação final e dica para a prova:
- O sinal positivo indica que
, ou seja, o ponto está a potencial maior que . Isso faz sentido com a conta porque o elétron (que tem carga negativa) foi levado no sentido em que o campo realizou trabalho negativo, produzindo o resultado numérico acima. - Dica prática: memorize a relação
quando o movimento for de para e for o trabalho do campo; dessa forma resolve rápido na prova.