Question

1 - Duas cargas produzem campos de intensidades 5 N/C num determinado ponto. O campo elétrico pode ter intensidade nula nesse ponto?Explique2 - Suponha que seja conhecido o vetor campo elétrico em determinado ponto. Diga em que sentido uma carga elétrica, colocada nesse ponto, tende a se movimentar se o sinal desta carga for negativo, a favor ou contra o sentido desse campo elétrico?3 - Uma gota de óleo, com massa de 0,02 g e eletriza com uma carga elétrica de 4,0x10^-8 C, é colocada em um ponto P de uma região onde existe um campo elétrico e vertical. A gota permanece em equilíbrio nesse ponto. Considere g = 10 m/s^2, faça um esboço da situação e determine o vetor campo elétrico sobre essa carga.

Answer 1

Boa tarde.

1) Bem, antes de responder essa pergunta, vamos falar sobre o campo elétrico. 

O que é o campo elétrico? É um campo estabelecido em uma região que sofre influência de uma ou mais cargas elétricas. 

Ele varia de acordo com a carga que cria esse campo, se é apenas uma ou não. Além disso, a intensidade dessa carga vai causar efeito sobre as forças presentes nesse local. 

  Em um determinado ponto no espaço em que há dois campos elétricos em convergência, a resultante será a soma dos vetores E (campo elétrico), e dependendo da disposição desses vetores, eles poderão sim se anularem. Para isso ocorrer, a soma dos vetores deve apresentar uma resultante igual a 0.

  Nesse caso da questão, por exemplo, sendo dois campos elétricos E = 5 N/C, para resultante ser nula, os vetores devem apresentar sentidos opostos (mas na mesma direção), pois assim, ao se somar os campos, haverá subtração, tornando a resultante igual a zero (0).

2) De acordo com a carga criadora do campo elétrico, ele irá agir de uma forma diferente. Se a carga for positiva (Q > 0), o campo elétrico será de afastamento da carga elétrica central; enquanto que se a carga for negativa (Q <0), terá sentido de aproximação à carga central. 

   Contudo, ao se colocar uma carga de prova que sofrerá efeitos desse campo elétrico, sua carga também terá efeito no deslocamento da mesma pelo espaço. Se sua carga for negativa (q<0), os vetores força e campo elétrico terão sentidos diferentes na mesma direção, e se for positiva (q>0), terão o mesmo sentido.

  Na questão, a carga é negativa. Então, ela se moverá contra o sentido do campo elétrico.

3) A gota de óleo, devido à força da gravidade, tem tendência a cair quando deixada em um espaço. Contudo, estando ela em equilíbrio, podemos concluir que a força elétrica (Fe) conseguiu anular a força peso (Fp), que é vertical e para baixo. O esquema fica como na imagem.

As fórmulas que serão utilizadas são: 

1. Fórmula da Força Elétrica (Fe) : Fe = q. |E|
    Em que: q = carga elétrica
                   |E| = campo elétrico (em módulo)

2. Fórnula da Força Peso (Fp): Fp = m.g
    Em que: m = massa
                  g = aceleração da gravidade

  Agora, vamos à resposta: 
                      
                                       Fe = Fp
                                     q. |E| = m . g
                                   4. 10⁻⁸ . |E| = 0,02 . 10
                           |E| = $\frac{0,2}{4. 10⁻⁸}$
                        |E| = $\frac{2. 10⁻¹}{4. 10⁻⁸}$
                              |E| = $\frac{10⁷}{2}$
                           |E| = $\frac{10 . 10⁶}{2}$
                                      |E| = 5. 10⁶ N/C

Espero ter ajudado ^^