Ano 2019#eletrostatica#campo-eletrico#energia-potencial-eletrica#velocidade

Sobre o tema

Esta questão aborda o comportamento de uma partícula carregada ao interagir com distribuições de carga estáticas: uma casca esférica uniformemente carregada e uma placa plana infinita. O estudo da dinâmica da partícula sob a ação de campos elétricos envolve conceitos de força elétrica, potencial elétrico e energia. Para uma casca esférica, o campo elétrico é nulo em seu interior e, externamente, age como uma carga puntiforme no centro. Já uma placa plana carregada gera um campo elétrico uniforme perpendicular à sua superfície. A velocidade da partícula varia conforme o trabalho realizado pelas forças elétricas, que depende da diferença de potencial entre os pontos de sua trajetória. Compreender esses princípios é fundamental para resolver problemas de eletrostática em concursos como o IME.

Tópicos relacionados

  • Campo elétrico de uma casca esférica carregada
  • Força elétrica e trabalho
  • Movimento de partículas carregadas em campos elétricos
  • Campo elétrico uniforme de uma placa plana
  • Conservação da energia mecânica no eletromagnetismo

Enunciado

Uma particula com carga positiva viaja em velocidade constante ate aproximar-se de uma esfera oca com carga negativa uniformemente distribuida em sua casca. Ao encontrar a esfera, a particula entra em seu interior por um pequeno furo, passa pelo centro e deixa a esfera por um segundo furo, prosseguindo o movimento. Bem distante da esfera, a particula se aproxima de uma placa metalica plana de grande dimensao, com carga negativa uniformemente distribuida pela placa. O grafico que melhor exprime a velocidade da particula em funcao de sua posicao e: (Obs: a carga da particula nao redistribui a carga da casca esferica e nem da placa plana; e a distribuicao das cargas da casca esferica e da placa plana nao interferem entre si)

Alternativas

  • A)

    grafico A

  • B)

    grafico B

  • C)

    grafico C

  • D)

    grafico D

  • E)

    grafico E

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Perguntas frequentes

Por que o campo elétrico é zero dentro de uma casca esférica uniformemente carregada?

Pela Lei de Gauss, o fluxo elétrico através de uma superfície gaussiana interna à casca é zero, pois não há carga envolvida. Isso implica campo elétrico nulo no interior.

Como a velocidade de uma partícula carregada varia ao se aproximar de uma placa condutora carregada?

Se a partícula tem carga oposta à da placa, ela sofre uma força de atração constante, acelerando uniformemente. Se tem mesma carga, desacelera. A placa condutora mantém campo uniforme constante em sua vizinhança.

O que acontece com a energia cinética de uma partícula ao atravessar uma casca esférica carregada?

Ao se aproximar externamente, a força atrativa (ou repulsiva) realiza trabalho, variando a velocidade. Dentro da casca, como o campo é nulo, nenhum trabalho é realizado, então a velocidade permanece constante. Ao sair, o trabalho novamente altera a velocidade.

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