Se um trabalho de 500 J é necessário para deslocar uma carga de 40 C de um ponto a outro, a diferença de potencial entre os pontos é:
20000 V
depende do trajeto seguido
nenhuma das respostas anteriores
Passo 1
O enunciado diz que é necessário um trabalho de
para deslocar uma carga de
de um ponto a outro. A pergunta é: qual é a diferença de potencial elétrico entre esses dois pontos?
Dados fornecidos:
(trabalho necessário)
(carga deslocada)
O que se pede: calcular
, a diferença de potencial entre os pontos.
Passo 2
Vamos lembrar o conceito-chave e a fórmula que conecta trabalho e potencial: a diferença de potencial entre dois pontos é a variação da energia potencial por unidade de carga. Em símbolos:
onde
é a variação da energia potencial elétrica e
é a carga.
Quando um agente externo realiza lentamente um trabalho para deslocar a carga sem acelerar (movimento quasiestático), esse trabalho aumenta a energia potencial da carga, ou seja:
Quando um agente externo realiza lentamente um trabalho
Assim, se o enunciado diz que foi necessário um trabalho de
, temos
e a diferença de potencial vem de
Observação didática: a unidade de potencial elétrico é o volt, e
. Isso torna a relação acima consistente em unidades.
Passo 3
Substituímos os números na fórmula:
Faço a divisão passo a passo: divido numerador e denominador por
,
Agora
. Portanto
Passo 4
Interpretação física e sinal: como foi necessário um trabalho positivo para deslocar a carga, isso significa que o potencial final é maior que o inicial; portanto a diferença de potencial calculada é positiva:
.
Sobre as outras alternativas do enunciado: a diferença de potencial não depende do trajeto quando o campo é eletrostático (campo conservativo), e as outras magnitudes numéricas apresentadas não coincidem com o resultado obtido pela divisão acima.
Sobre as outras alternativas do enunciado: a diferença de potencial não depende do trajeto quando o campo é eletrostático (campo conservativo), e as outras magnitudes numéricas apresentadas não coincidem com o resultado obtido pela divisão acima.