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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