Uma partícula eletrizada com carga q = 2,5 x 10⁻³ C é abandonada na região entre duas placas planas e paralelas distantes 6 cm uma da outra, onde atua um campo elétrico uniforme E. Sabendo que, nessa situação, essa partícula move-se sob ação de uma força elétrica de intensidade F = 20 N, a diferença de potencial entre as placas é de

Resolução da Questão

A diferença de potencial entre as placas é de 480 V.

Este problema envolve conceitos fundamentais de eletrostática, relacionando a força elétrica, o campo elétrico e a diferença de potencial em um capacitor de placas paralelas.

Análise dos Dados

Primeiro, precisamos identificar e converter os valores fornecidos no enunciado para o Sistema Internacional de Unidades (SI):

• Carga elétrica (q): $2,5 \times 10^{-3} \text{ C}$
• Distância entre as placas (d): $6 \text{ cm} = 0,06 \text{ m}$
• Força elétrica (F): $20 \text{ N}$

O objetivo é encontrar a diferença de potencial (tensão elétrica), representada geralmente por U ou \Delta V.

Fundamentação Teórica

Para resolver, utilizamos duas relações principais da física de campos elétricos uniformes:

1. Relação entre Força e Campo Elétrico:
   A força exercida sobre uma carga em um campo elétrico é dada por:
   F = q \cdot E
   Onde E é a intensidade do campo elétrico.
2. Relação entre Diferença de Potencial e Campo Elétrico:
   Em um campo uniforme, a diferença de potencial é o produto do campo pela distância percorrida:
   U = E \cdot d

Passo a Passo do Cálculo

Podemos combinar as duas fórmulas acima para encontrar U diretamente. Isolando E na primeira fórmula (E = F/q) e substituindo na segunda, temos:

Substituindo os valores numéricos:

Calculando o termo do campo elétrico primeiro:

Agora, multiplicando pela distância:

Conclusão

A diferença de potencial entre as duas placas é de 480 Volts.