No interior das válvulas que comandavam os tubos dos antigos televisores, os elétrons eram acelerados por um campo elétrico. Suponha que um desses campos, uniforme e de intensidade 4,0 times 10^2 N / C, acelerasse um elétron durante um percurso de 5,0 times 10^-4 m. Sabendo que o módulo da carga elétrica do elétron é 1,6 times 10^-19 C, a energia adquirida pelo elétron nesse deslocamento era de
a) 2,0 times 10^-25 J.
b) 3,2 times 10^-20 J
c) 8,0 times 10^-19 J.
d) 1,6 times 10^-17 J.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado diz que um elétron (carga de módulo ) está num campo elétrico uniforme de intensidade e percorre uma distância . A matéria é Trabalho de campo elétrico e energia potencial elétrica.
O que precisamos:
  • Saber que, num campo elétrico uniforme, a força elétrica é .
  • Que o trabalho (energia) fornecido a uma carga por essa força ao se mover é (considerando que o deslocamento é paralelo ao campo, ou seja, ângulo zero).

Passo 2

Primeiro a gente calcula a força que o campo faz no elétron. A teoria diz:
F = q,E
Onde:
  • F = l(1,6times10^-19,Cr)timesl(4,0times10^2,N/Cr) = 6,4times10^-17,N é a carga (aqui o módulo, porque queremos a energia em valor positivo),
  • é a intensidade do campo.
    Substituindo:

Passo 3

Agora, o trabalho (energia) que esse campo entrega ao elétron é dado por
W = F,d
A justificativa teórica: trabalho de uma força constante é força vezes deslocamento (quando estão na mesma direção).
Substituindo W = (6,4times10^-17,N)times(5,0times10^-4,m) = 3,2times10^-20,J que encontramos e a distância :

Resposta

A energia adquirida pelo elétron é , ou seja, alternativa (b).

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