Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
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Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
(Cesgranrio-RJ)
A figura acima mostra duas cargas elétricas puntiformes Q1 = 10^-6 C e Q2 = -10^-6 C localizadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado d = 0,3 m. O meio é o vácuo, cuja constante eletrostática k0= 9*10^9 N*m^2/C^2. O potencial elétrico e a intensidade do campo elétrico resultantes no ponto P, respectivamente:
a) 0 V; 10^5 V/m
b) 3*10^4 V; Raiz de 3 * 10^5 V/m
c) 6*10^4 V; 2*10^5 V/m
d) 0 V; Raiz de 3 * 10^5 V/m
e) 6*10^4 V; 10^5 V/m
A figura acima mostra duas cargas elétricas puntiformes Q1 = 10^-6 C e Q2 = -10^-6 C localizadas nos vértices de um triângulo equilátero de lado d = 0,3 m. O meio é o vácuo, cuja constante eletrostática k0= 9*10^9 N*m^2/C^2. O potencial elétrico e a intensidade do campo elétrico resultantes no ponto P, respectivamente:
a) 0 V; 10^5 V/m
b) 3*10^4 V; Raiz de 3 * 10^5 V/m
c) 6*10^4 V; 2*10^5 V/m
d) 0 V; Raiz de 3 * 10^5 V/m
e) 6*10^4 V; 10^5 V/m
- Gabarito:
- Alternativa A --> v = 0 V e E = 10^5 V/m
- Dúvida:
- Como é possível perceber, existe campo elétrico em P, de E = 1*10^5 N/C, o que significa que se colocada uma carga elétrica de 1 Coulomb em P, ela estará sujeita a uma força de 1*10^5 Newtons, e considerando somente essa força atuando nessa partícula, ela sofrerá deslocamento, isto é, terá energia cinética.
Agora olhando pelo lado do potencial elétrico: pela configuração da figura, o potencial elétrico é igual a v = 0 J/C. Isto é, se colocada uma carga elétrica de 1 Coulomb em P ela terá um total de 0 Joule de energia potencial ? Como isso é possível, se há um campo elétrico e consequentemente uma força elétrica atuando sobre essa partícula ?
Além disso, no livro Tópicos da Física é explicado que "o vetor campo elétrico E e o potencial elétrico v são duas maneiras de se descrever o campo elétrico existente em uma região do espaço.". Ora, mas em no ponto P ocorre de E>0 e v=0 ?! Fiquei bem confuso com isso
Felipe Pereira Sales- Jedi
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gusborgs gosta desta mensagem
Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
U = k.(Q1)/d + k.(Q2)/d ---> Q2 = - Q1 ---> U = 0
Campo elétrico de cada carga, no ponto P, em modulo:
E = k.Q/d² ---> E = 9.109.10-6/(3.10-1)² ---> E = 105 V/m
O campo elétrico da carga Q1, no ponto P, tem sentido de afastamento dela e o campo da carga Q2 tem sentido de aproximação dela.
Devido a isto o ângulo entre ambos os campos vale 120º (pois cada ângulo do triângulo vale 60º)
Campo resultante:
Er² = E1² + E2² + 2.E1.E2.cos120°
Er² = E² + E² + 2.E²(-1/2) ---> Er² = E² + E² - E² ---> Er = E
Er = 105 V/m
Campo elétrico de cada carga, no ponto P, em modulo:
E = k.Q/d² ---> E = 9.109.10-6/(3.10-1)² ---> E = 105 V/m
O campo elétrico da carga Q1, no ponto P, tem sentido de afastamento dela e o campo da carga Q2 tem sentido de aproximação dela.
Devido a isto o ângulo entre ambos os campos vale 120º (pois cada ângulo do triângulo vale 60º)
Campo resultante:
Er² = E1² + E2² + 2.E1.E2.cos120°
Er² = E² + E² + 2.E²(-1/2) ---> Er² = E² + E² - E² ---> Er = E
Er = 105 V/m
Elcioschin- Grande Mestre
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Mas o potencial elétrico sendo igual a ZERO não pressupõe que o campo seja nulo ? Já que Potencial = energia potencial / carga ? Se o potencial é ZERO, então significa que uma partícula eletrizada se for ali colocada não terá energia potencial ? Isso que não estou entendendo
Felipe Pereira Sales- Jedi
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Achei interessante sua dúvida.
Hipotese:
O campo elétrico corresponderia a toda a energia transmitida ao corpo, enquanto o potencial elétrico somente a energia potencial (?)
Nesse caso, a energia do campo seria convertida integralmente em energia cinética, enquanto que os átomos não ganhariam energia potencial
Não sei se está correto, ótima pergunta!
Hipotese:
O campo elétrico corresponderia a toda a energia transmitida ao corpo, enquanto o potencial elétrico somente a energia potencial (?)
Nesse caso, a energia do campo seria convertida integralmente em energia cinética, enquanto que os átomos não ganhariam energia potencial
Não sei se está correto, ótima pergunta!
gusborgs- Mestre Jedi
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Potencial elétrico é uma grandeza escalar e campo elétrico é uma grandeza vetorial
Assim, num determinado ponto pode existir potencial elétrico nulo e campo elétrico não nulo
Se for colocada uma carga q neste ponto:
1) Ela terá energia potencial elétrica nula: W = q.U = q.0 = 0
2) Ela ficará sujeita à ação de uma força: F = q.E
Assim, num determinado ponto pode existir potencial elétrico nulo e campo elétrico não nulo
Se for colocada uma carga q neste ponto:
1) Ela terá energia potencial elétrica nula: W = q.U = q.0 = 0
2) Ela ficará sujeita à ação de uma força: F = q.E
Elcioschin- Grande Mestre
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Elcioschin, mas isso é o que eu não entendo. Como pode, no exemplo da questão, uma partícula (se fosse colocada em P) estar sob ação da força elétrica e não ter energia potencial elétrica ? Sendo que ela tenderá a aumentar a velocidade devido a essa força elétrica atuando sobre ela
Felipe Pereira Sales- Jedi
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Porque a força F atuando numa carga elétrica q, situada num determinado ponto, depende apenas do valor da carga do campo elétrico E neste ponto: F = q.E
Já a energia potencial elétrica W, de uma carga elétrica, depende apenas do valor da carga q e do potencial elétrico U neste ponto: W = q.U
Já a energia potencial elétrica W, de uma carga elétrica, depende apenas do valor da carga q e do potencial elétrico U neste ponto: W = q.U
Elcioschin- Grande Mestre
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
O que estou mais tendo dificuldade é em entender o que significa ter potencial elétrico igual a zero. Pela fórmula do trabalho, T = q*U, adotando o ponto de referência no infinito (com potencial zero), tem-se, em P, que T = q*(0-0), assim o Trabalho da força elétrica é zero. Mas isso não faz sentido, pois sabemos que o campo elétrico é maior que zero. Assim, se colocada uma carga em P ela sofrerá deslocamento devido a essa força Fe=q*E
Felipe Pereira Sales- Jedi
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Não existe trabalho nesta questão. Só existiria se a carga q se movimentasse, pois haveria variação do potencial elétrico ---> T = q.∆U.
Assim você não pode raciocinar com trabalho.
O que se pediu foi a energia potencial elétrica no ponto P, devido cargas Q1 e Q2
Uma semelhança com mecânica:
Se um corpo possuir determinada altura em relação ao solo ele tem energia potencial gravitacional: Ep = m.g.h.
Se h = 0, isto é, se ele está no solo, Ep = 0
Assim você não pode raciocinar com trabalho.
O que se pediu foi a energia potencial elétrica no ponto P, devido cargas Q1 e Q2
Uma semelhança com mecânica:
Se um corpo possuir determinada altura em relação ao solo ele tem energia potencial gravitacional: Ep = m.g.h.
Se h = 0, isto é, se ele está no solo, Ep = 0
Elcioschin- Grande Mestre
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Data de inscrição : 15/09/2009
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Re: Dúvida campo elétrico e potencial elétrico
Mas se a carga q fosse colocada nesse ponto ela entraria em movimento, pois existiria força elétrica atuando nela, devido ao campo elétrico ser diferente de zero.
Nesse paralelo com a mecânica que o senhor fez, se o objeto é abandonado nesse ponto, isto é, no solo, ele não irá sofrer deslocamento, pois a força resultante é nula (com P=N). Mas no caso da questão, a única força atuante é a elétrica, que irá causar um movimento espontâneo. Uma força causar movimento espontâneo pressupõe trabalho positivo, não ?
Nesse paralelo com a mecânica que o senhor fez, se o objeto é abandonado nesse ponto, isto é, no solo, ele não irá sofrer deslocamento, pois a força resultante é nula (com P=N). Mas no caso da questão, a única força atuante é a elétrica, que irá causar um movimento espontâneo. Uma força causar movimento espontâneo pressupõe trabalho positivo, não ?
Felipe Pereira Sales- Jedi
- Mensagens : 234
Data de inscrição : 05/04/2018
Localização : Sabará, Minas Gerais, Brasil
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