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12) (Fuvest-2006) Uma pequena esfera, com carga elétrica positiva Q = 1,5 10-9C, está a uma altura D = 0,05m acima da superfície de uma grande placa condutora, ligada à Terra, induzindo sobre essa superfície cargas negativas, como na figura 1. O conjunto dessas cargas estabelece um campo elétrico que é idêntico, apenas na parte do espaço acima da placa, ao campo gerado por uma carga +Q e uma carga -Q, como se fosse uma “imagem” de Q que estivesse colocada na posição representada na figura 2.

a) Determine a intensidade da força F, em N, que age sobre a carga +Q, devida às cargas induzidas na placa.
b) Determine a intensidade do campo elétrico E0, em V/m, que as cargas negativas induzidas na placa criam no ponto onde se encontra a carga +Q.
c) Represente, no diagrama da folha de resposta, no ponto A, os vetores campo elétrico E+ e E-, causados, respectivamente, pela carga +Q e pelas cargas induzidas na placa, bem como o campo resultante, EA. O ponto A está a uma distância D do ponto O da figura e muito próximo à placa, mas acima dela.
d) Determine a intensidade do campo elétrico resultante EA, em V/m, no ponto A.

NOTE E ADOTE
F = kQ1Q2/r2; E = kQ/ r2; onde
k = 9 109N m2/C2
1V/m = 1N/C

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Aprendendo Através de Exercícios

há 2 anos

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há 6 meses

A questão apresentada envolve conceitos de eletrostática, especificamente sobre o campo elétrico gerado por cargas e a força resultante sobre uma carga devido a outras cargas. Vamos analisar as partes da questão: a) Para determinar a intensidade da força \( F \) que age sobre a carga \( +Q \) devido às cargas induzidas na placa, utilizamos a fórmula da força eletrostática: \[ F = k \frac{Q_1 Q_2}{r^2} \] Aqui, \( Q_1 = Q \) (carga da esfera) e \( Q_2 = -Q \) (carga induzida na placa, que é igual em módulo e oposta em sinal). A distância \( r \) é a altura \( D \) da carga até a placa. b) A intensidade do campo elétrico \( E_0 \) criado pelas cargas negativas induzidas na placa no ponto onde se encontra a carga \( +Q \) é dada pela fórmula: \[ E = k \frac{Q}{r^2} \] Neste caso, \( Q \) é a carga da esfera e \( r \) é a distância \( D \). c) Para representar os vetores de campo elétrico \( E_+ \) (devido à carga \( +Q \)) e \( E_- \) (devido à carga induzida na placa), devemos considerar que \( E_+ \) aponta para fora da carga \( +Q \) e \( E_- \) aponta em direção à carga induzida (carga negativa). d) A intensidade do campo elétrico resultante \( E_A \) no ponto \( A \) é a soma vetorial dos campos \( E_+ \) e \( E_- \). Como \( E_+ \) e \( E_- \) estão em direções opostas, a intensidade resultante será: \[ E_A = E_+ - E_- \] Agora, para calcular os valores numéricos, precisamos aplicar os dados fornecidos: 1. \( Q = 1,5 \times 10^{-9} C \) 2. \( D = 0,05 m \) 3. \( k = 9 \times 10^9 N \cdot m^2/C^2 \) Vamos calcular: a) A força \( F \): \[ F = k \frac{Q^2}{D^2} = 9 \times 10^9 \frac{(1,5 \times 10^{-9})^2}{(0,05)^2} \] b) O campo elétrico \( E_0 \): \[ E_0 = k \frac{Q}{D^2} = 9 \times 10^9 \frac{1,5 \times 10^{-9}}{(0,05)^2} \] c) A representação dos vetores deve ser feita conforme descrito. d) O campo elétrico resultante \( E_A \): \[ E_A = E_+ - E_- \] Com os cálculos, você poderá encontrar os valores exatos. Se precisar de mais ajuda com os cálculos, sinta-se à vontade para perguntar!

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há 2 anos

a) A força elétrica F que age sobre a carga +Q é igual à força elétrica que seria exercida por uma carga -Q, localizada na posição simétrica em relação à placa condutora. Portanto, temos: F = k * Q * (-Q) / (2D)^2 F = -k * Q^2 / (4D^2) F = -9 * 10^9 * (1,5 * 10^-9)^2 / (4 * 0,05^2) F = -0,50625 * 10^-3 N b) O campo elétrico E0 gerado pelas cargas negativas induzidas na placa é igual em módulo ao campo elétrico gerado por uma carga -Q, localizada na posição simétrica em relação à placa condutora. Portanto, temos: E0 = k * (-Q) / (2D)^2 E0 = -9 * 10^9 * 1,5 * 10^-9 / (4 * 0,05^2) E0 = -0,3375 * 10^6 V/m c) No ponto A, temos: E+ = k * Q / D^2 E+ = 9 * 10^9 * 1,5 * 10^-9 / 0,05^2 E+ = 0,405 V/m E- = k * (-Q) / (2D)^2 E- = -9 * 10^9 * 1,5 * 10^-9 / (4 * 0,05^2) E- = -0,16875 V/m EA = E+ + E- EA = 0,405 - 0,16875 EA = 0,23625 V/m d) O campo elétrico resultante EA no ponto A é de 0,23625 V/m.

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6) (Fuvest-2001) Duas pequenas esferas, com cargas elétricas iguais, ligadas por uma barra isolante, são inicialmente colocadas como descrito na situação I. Em seguida, aproxima-se uma das esferas de P, reduzindo-se à metade sua distância até esse ponto, ao mesmo tempo em que se duplica a distância entre a outra esfera e P, como na situação II. O campo elétrico em P, no plano que contém o centro das duas esferas, possui, nas duas situações indicadas,
a) mesma direção e intensidade.
b) direções diferentes e mesma intensidade.
c) mesma direção e maior intensidade em I.
d) direções diferentes e maior intensidade em I.
e) direções diferentes e maior intensidade em II.

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