Um professor de física acumula uma carga de
em um gerador eletrostático e entra com o aparelho na sala de aula de dimensões ( 10 m de largura,
de comprimento e
de altura).
Calcule o fluxo de campo elétrico (
) através das paredes da sala de aula quando o professor está dentro da sala.
Dado: escreva o resultado com uma casa decimal.
Calcule o fluxo de campo elétrico (
Dado: escreva o resultado com uma casa decimal.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no problema. Temos um professor de física que acumulou uma carga elétrica de
(picoCoulombs) em um gerador eletrostático e colocou o aparelho dentro de uma sala de aula com dimensões de 10 metros de largura, 8 metros de comprimento e 3 metros de altura. Nosso objetivo aqui é calcular o fluxo do campo elétrico (
) que passa pelas paredes da sala quando o professor está dentro dela. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Gauss, que é um conceito fundamental em eletrostática.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o fluxo do campo elétrico. O fluxo elétrico (
) é uma medida de quantas linhas de campo elétrico passam através de uma área. A Lei de Gauss nos diz que o fluxo elétrico total através de uma superfície fechada é igual à carga total
dentro dessa superfície dividida pela permissividade do vácuo (
).
A fórmula da Lei de Gauss é:
Onde:
-
é o fluxo elétrico, -
é a carga elétrica dentro da superfície, -
é a permissividade do vácuo, que vale aproximadamente .
No nosso caso, a sala de aula pode ser considerada uma superfície fechada, e a carga
é
. Primeiro, vamos converter essa carga para Coulombs:
Agora, aplicando a fórmula da Lei de Gauss:
Vamos calcular isso:
Resposta
O fluxo de campo elétrico através das paredes da sala é aproximadamente
.