Question

Uma carga elétrica puntiforme q de 3uc e massa m igual a 5mg é colocada em repouso próxima à placa positiva de um capacitor, que possui 5mm de distância entre suas placas e gera um campo elétrico E uniforme igual a 1500V/m.
A velocidade com que a carga q atingirá a placa negativa do capacitor será igual a:

Answer 1

Resposta:

v = 3 m/s.

Explicação:

Quando um capacitor plano encontra-se ligado a um gerador, ele fica eletrizado e, entre suas armaduras, estabelece-se um campo elétrico uniforme.

A expressão matemática utilizada para calcular a intensidade desse campo é dada por:

E = V/d                       (1).

E = campo elétrico (N/C);

U = diferença de potencial (V);

d = distância (m).

Substituindo os dados na equação (1):

1500 V/m = V/(5 x 10⁻³ m)

V = 7,5 V.

Utilizando a relação trabalho e energia potencial elétrica:

W = q.V

W = (3 x 10⁻⁶ C)(7,5 V)

W = 2,25 x 10⁻⁵ J.

Pela relação trabalho e energia cinética temos:

W = Kf - Ki

Sabendo que Ki = 0, pois a carga parte do repouso, logo:

W = m.v²/2

(2,25 x 10⁻⁵ J) = (5 x 10⁻⁶ kg)v²/2

v² = 9

v = √9 = 3 m/s.