A energia potencial elétrica é a capacidade armazenada em um sistema devido à influência das forças eletrostáticas entre as cargas. Quando as cargas têm sinais opostos, a energia potencial elétrica é negativa, refletindo a tendência à atração entre elas, enquanto cargas com o mesmo sinal resultam em uma energia potencial positiva, indicando uma predisposição à repulsão. Essa grandeza desempenha um papel essencial na compreensão de sistemas elétricos e é de importância crítica em diversas aplicações, que variam desde a compreensão da eletricidade estática até a operação de circuitos elétricos. Ela ilustra como a interação entre cargas elétricas pode armazenar energia pronta para ser convertida em trabalho ou liberada quando as condições do sistema se alteram.
Duas cargas de magnitude 2 nC e 3 nC estão posicionadas a uma distância de 2 cm uma da outra. Assinale a alternativa que apresenta o valor aproximado da energia potencial elétrica entre essas duas cargas.
Alternativas:
Ed
há 3 semanas
Para calcular a energia potencial elétrica (U) entre duas cargas, usamos a fórmula: \[ U = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r} \] onde: - \( U \) é a energia potencial elétrica, - \( k \) é a constante de Coulomb (\( 8,99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \)), - \( q_1 \) e \( q_2 \) são as magnitudes das cargas (em coulombs), - \( r \) é a distância entre as cargas (em metros). Dadas as cargas: - \( q_1 = 2 \, \text{nC} = 2 \times 10^{-9} \, \text{C} \) - \( q_2 = 3 \, \text{nC} = 3 \times 10^{-9} \, \text{C} \) - \( r = 2 \, \text{cm} = 0,02 \, \text{m} \) Substituindo na fórmula: \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-9}) \cdot (3 \times 10^{-9})}{0,02} \] Calculando: \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{6 \times 10^{-18}}{0,02} \] \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot 3 \times 10^{-16} \] \[ U = 2,697 \times 10^{-6} \, \text{J} = 2697 \, \text{nJ} \] Portanto, o valor aproximado da energia potencial elétrica entre essas duas cargas é: a) 2697 nJ.