Um professor de física acumula uma carga de 71 pC em um gerador eletrostático e entra com o aparelho na sala de aula de dimensões ( 10 m de largura, 8,0 m de comprimento e 3,0 m de altura).
Calcule o fluxo de campo elétrico ( Nm^2 / C) através das paredes da sala de aula quando o professor está dentro da sala.
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 71 , pC (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 ( Nm^2 / C) 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 ( Phi) 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 Q dentro dessa superfície dividida pela permissividade do vácuo ( varepsilon0).
A fórmula da Lei de Gauss é:
Phi = Qvarepsilon0
Onde:
  • Phi é o fluxo elétrico,
  • Q é a carga elétrica dentro da superfície,
  • varepsilon0 é a permissividade do vácuo, que vale aproximadamente 8,854 times 10^-12 , C^2/N cdot m^2.
No nosso caso, a sala de aula pode ser considerada uma superfície fechada, e a carga Q é 71 , pC. Primeiro, vamos converter essa carga para Coulombs:
71 , pC = 71 times 10^-12 , C
Agora, aplicando a fórmula da Lei de Gauss:
Phi = 71 times 10^-12 , C8,854 times 10^-12 , C^2/N cdot m^2
Vamos calcular isso:
Phi approx 71 times 10^-128,854 times 10^-12 approx 8,01 , Nm^2/C

Resposta

O fluxo de campo elétrico através das paredes da sala é aproximadamente 8,0 , Nm^2/C.

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