Uma gota de óleo de
de massa está entre duas placas condutoras planas, cada uma com
de área. Quando a placa superior tem uma carga de
e a inferior uma carga negativa equivalente, a gota permanece imóvel. Que carga ela transporta?
Passo 1
O enunciado descreve uma gota de óleo de massa
entre duas placas paralelas de área
, com carga
na placa superior e
na inferior, onde
. Como a gota permanece imóvel, a força elétrica resultante deve equilibrar o peso. Vamos calcular primeiro o campo elétrico
entre as placas e depois usar a condição de equilíbrio
para encontrar a carga
da gota.
Passo 2
O campo elétrico uniforme entre placas carregadas é dado por
onde
é a densidade de carga e
.
Convertendo unidades:
Convertendo unidades:
Logo,
e
Passo 3
Na condição de equilíbrio a força elétrica
deve igualar o peso
. Como o campo vai da placa positiva (superior) para a negativa (inferior),
está apontando para baixo. Para que a força elétrica seja para cima (equilibrando o peso), a gota deve ter carga negativa. Assim, em módulo,
Portanto,
Resposta
A gota transporta uma carga