UFRGS - Energia Potencial Eletrostática

Duas cargas negativas e uma positiva, as três de mesmo módulo, estão arranjadas em posições fixas, de três maneiras distintas como na figura:


Assinale a alternativa que apresenta corretamente os valores da energia potencial eletrostática armazenada em U

R: U1 > U2 > U3 

Oi, pessoal, tudo bem?

Eu tinha feito calculando a Energia Potencial Eletrostática de cada um (1), (2) e (3), par a par. Nisso somava e chegava a um valor. Todas 3 contas deram negativas

Por exemplo, em 1
E = (negativa com positiva) + (negativa e negativa) + (negativa e positiva)
E = (-K.Q²)/a  + k.Q²/a + (-K.Q²)/2a 
E= (-K.Q²)/2a 

Segui a mesma linha para os outros.
Em módulo, o valor da U3 era maior que a U2 que era maior que U1.

Pela resposta, aparentemente, eu não devo considerar o valor em módulo.

Porém, por se tratar de energia, eu achei que poderia, pois só mudaria se o trabalho é resistente ou não.
Perdoem se estou falando muita bobagem, eu sei que tem algo que eu deixei escapar, mas sozinha não estou conseguindo.
Espero que entendam.

Agradeço de antemão quem me ajudar!

Vamos calcular para o caso I considerando A, B, C os pontos onde estão as cargas.

Para colocar a carga +Q no ponto A (U_A = 0), trazendo-a do infinito (U∞ = 0) não se gasta energia alguma:

W = +Q.(U_A - U_∞) ---> W = 0
Isto significa que a energia potencial elétrica da 1ª carga é nula: EpA = +Q.∆.U = 0

Com +Q no ponto A, vai existir potencial no ponto B: U_B = k.(+Q)/a = + k.Q/a

Para trazer -Q do infinito ao ponto B ---> W = -Q.(U_B -  U_∞) ---> EpB = -k.Q²/a 

Com A e B colocadas vamos calcular o potencial em C:

U_C = k.(Q)/2.a + k.(-Q)/a ---> U_C = - k.Q/2.a

W = -Q.(U_C -  U_∞) ---> EpC = -Q.(-k.Q/2.a) ---> EpC = + k.Q²/2.a

Ep = EpA + EpB + EpC ---> Ec = 0 - k.Q²/a +  k.Q²/2.a ---> Ec = - k.Q²/2.a

Faça o mesmo para os casos II e III (cuidado com a distância 2.a no caso II)

Elcio, muito obrigada por sempre me ajudar aqui!

Só fazendo uma ressalva, eu editei meu post porque percebi que tinha errado na digitação da minha resolução (peço desculpas!)

Obrigada pela explicação e paciência!

Não se pode trabalhar com a energia em módulo.
Vamos ver um exemplo da energia potencia gravitacional:

Considere um corpo com massa 60 kg, num local com g = 10 m/s²

Vamos considerar o nível o mar como referencial

Se ele estiver a 5 m de altura ---> Ep(5) = 60.10.5 = 3 000 J

Se ele estiver no nível do mar --> Ep(0) = 60.10.0 = 0 J

Se ele estiver a 5 m abaixo do nível do mar ---> Ep(-5) = 60.10.(-5) = - 3 000 J

Isto significa que Ep(10) > Ep(0) > Ep(-5)

E quanto mais no fundo do mar estiver, menor será Ep

O mesmo vale para a energia potencial elétrica.
Evidentemente, não levei em consideração que g varia com a altura (por isto usei valores pequenos de altura, de modo a manter g praticamente constante)

Tem total sentido mesmo a sua linha de raciocínio, afinal, da onde um corpo sai espontaneamente, do fundo do mar ou do alto de um morro? 

Obrigada por elucidar, Elcio!
Fico muito feliz por contar com você e com sua paciência!
Vou levar esse pensamentos sempre que trabalhar com energia! Perdão pela dúvida boba hehe

Fico muito feliz que este conhecimento esteja sedimentado na sua memória!