Duas cargas puntiformes, de mesmo módulo Q e sinais opostos, são fixadas à distância de 3,0 cm entre si. Determine o potencial elétrico no ponto A, em volts, considerando que o potencial no ponto B é 60 volts.

Questão

Duas cargas puntiformes, de mesmo módulo Q e sinais opostos, são fixadas à distância de 3,0 cm entre si. Determine o potencial elétrico no ponto A, em volts, considerando que o potencial no ponto B é 60 volts.

Imagem 1

Diagrama com uma linha e quatro pontos marcados: A, +Q, B e -Q; acima da linha há duas marcas mostrando 1,0 cm entre A e +Q e 1,0 cm entre +Q e B; as duas cargas pontuais têm mesmo módulo Q e sinais opostos, separadas por 3,0 cm.

Resposta

88%

No ponto A, o potencial elétrico é −120 V.

Explicação

Pelo diagrama: as cargas +Q e −Q estão a 3,0 cm entre si. Além disso, A está a 1,0 cm de +Q e B está a 1,0 cm de +Q.

Logo, as distâncias relevantes são:

  • Em B: rB,+=1,0 cmr_{B,+}=1{,}0\text{ cm} e rB,=2,0 cmr_{B,-}=2{,}0\text{ cm} (pois de +Q até −Q são 3,0 cm e B está 1,0 cm à direita de +Q).
  • Em A: rA,+=1,0 cmr_{A,+}=1{,}0\text{ cm} e rA,=4,0 cmr_{A,-}=4{,}0\text{ cm} (de A até +Q é 1,0 cm e de +Q até −Q é 3,0 cm).

O potencial devido a cargas puntiformes soma escalarmente: V=k(+Qr++Qr)=kQ(1r+1r)V = k\left(\frac{+Q}{r_+} + \frac{-Q}{r_-}\right)=kQ\left(\frac{1}{r_+}-\frac{1}{r_-}\right)

Em B (dado VB=60VV_B=60\,\text{V}): 60=kQ(1112)=kQ(12)kQ=12060 = kQ\left(\frac{1}{1}-\frac{1}{2}\right)=kQ\left(\frac{1}{2}\right)\Rightarrow kQ=120 (Usando cm como unidade nas frações, o fator kQkQ fica coerente para comparar A e B, pois a mesma unidade é usada em ambos.)

Em A: VA=kQ(1114)=120(114)=12034=90VV_A = kQ\left(\frac{1}{1}-\frac{1}{4}\right)=120\left(1-\frac{1}{4}\right)=120\cdot\frac{3}{4}=90\,\text{V}

Atenção: em A, o ponto está mais próximo de +Q e mais distante de −Q, então o potencial deve ser positivo, coerente com +90V+90\,\text{V}.

Portanto, VA=90VV_A = 90\,\text{V}.

Alternativa correta: (sem alternativas).

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