Lista_de_exercicios_FG2

Lista de exercícios (Lei de Coulomb, Campo Elétrico, Lei de Gauss e potencial elétrico):
Potencial Elétrico
1 - O fato de só conhecermos o E num dado ponto torna possível o cálculo de V neste mesmo ponto? Se não,
que informações adicionais são necessárias?
_
2 - A diferença de potencial elétrico entre pontos de descarga durante uma determinada tempestade é de 1,2 x 10 9 V. Qual é o
módulo da variação na energia potencial elétrica de um elétron que se move entre estes pontos?
3 - Em um relâmpago típico, a diferença de potencial entre pontos de descarga elétrica é 109 V e a quantidade de carga
transferida é cerca de 30 C. (a) Quanta energia é liberada? (b) Se toda a carga que foi liberada pudesse ser usada para acelerar
um carro de 1000 kg a partir do repouso, qual seria a sua velocidade final? (c) Que quantidade de gelo a 0ºC seria possível
derreter se toda a energia liberada pudesse ser usada para este fim? O calor de fusão do gelo é de L=33x105 J/kg.
I_
_
I$7_8_K
4 - Quando um elétron se move de A até B ao longo da linha de campo elétrico mostrado na Fig. 26-24 (pg. 82), o campo
elétrico realiza um trabalho de 3,94x10-19 J sobre ele. Quais são as diferenças de potencial elétrico
(a) VB – VA (b) VC - VA (c) VC – VB
c
_8_._'
V
5 - Um contador Geiger possui um cilindro metálico com 2 cm de diâmetro, tendo estendido ao longo do seu eixo um fio de 1,3
x 10-4 cm de diâmetro. Se aplicarmos 850V entre eles, calcule o campo elétrico na superfície: (a) do fio e (b) do cilindro.
(Sugestao: Use o resultado do Problema 24, Cap25)
_
_
6 - Um campo elétrico de aproximadamente 100V/m, é frequentemente observado próximo á superfície da Terra. Se este campo
fosse realmente constante sobre a superfície total, qual seria o valor do potencial elétrico num ponto sobre a superfície? (Veja
Exemplo 26-5; suponha V = 0 no infinito.)
_
7 - Uma gota esférica de agua tem uma carga de 30 pC e o potencial na sua superfície é de 500V. (a) Calcule o raio da gota. (b)
Se duas gotas iguais a esta, com mesma carga e o mesmo raio, se juntarem para constituir uma única gota esférica, qual será o
potencial na superfície desta nova gota?
I_
Lei de Gauss
8 - A superfície quadrada da Fig. 25-24, tem 3,2 mm de lado. Ela está imersa num campo elétrico uniforme com E = 1800N/C.
As linhas do campo formam um ângulo de 35º com a normal “apontando para fora”, como é mostrado. Calcular o fluxo através
da superfície.
(+*
9 - Determinou-se, experimentalmente, que o campo elétrico numa certa região da atmosfera terrestre está dirigido
verticalmente para baixo. Numa altitude de 300 m o campo tem módulo de 60N/C enquanto que a 200m o campo vale 100N/C.
Determine a carga líquida contida num cubo de 100 m de aresta, com as faces horizontais nas altitudes de 200 e 300m. Despreze
a curvatura da Terra.
21
10 - Uma esfera condutora uniformemente carregada, de 1,2m de diâmetro, possui uma densidade superficial de c a r ga de
8,1μC/m2 . (a) Determine a carga sobre a esfera.
(b) Qual é o valor do fluxo elétrico total que está deixando a superfície da esfera?
-2
(+
*
_
11 - Uma linha infinita de cargas produz um campo de 4,5x10 4 N/C a uma distância de 2m. Calcule a densidade linear de carga
sobre a linha. Use a equação E = λ/(2¶Ɛ0r) (campo devido a uma linha de cargas).
Campo Elétrico:
12 - Duas cargas puntiformes de módulos q1 = 2,0x10-7 C e q2 = 8,5x10-8 C estão separadas por uma distância de 12cm.
a) Qual o módulo do campo elétrico que cada carga produz no local da outra?
b) Que força elétrica atua sobre cada uma delas?
13 - Duas cargas iguais e de sinais opostos (módulo 2,0x10 -7C) são mantidas a uma distância de 15cm uma da outra.
a) Quais são o módulo, a direção e o sentido de E no ponto situado a meia distância entre as cargas?
b) Que força (módulo, a direção e sentido) atuaria sobre um elétron colocado nesse ponto?
14 - Determine o momento de dipolo elétrico constituído por um elétron e um próton separadas por uma distância de 4,3nm.
15 – Um conjunto de nuvens carregadas produz um campo elétrico no ar próximo à superfície da Terra. Uma partícula de carga
-2,0x10-9C, colocada neste campo, fica sujeita a uma força eletrostática de 3,0x10 -6N apontando para baixo.
a) Qual o módulo do campo elétrico?
b) Qual o módulo, a direção e o sentido da força eletrostática exercida sobre um próton colocado neste campo?
c) Qual a força gravitacional sobre o próton?
d) Qual a razão entre a força elétrica e a força gravitacional, nesse caso?
16 – a) Qual é a aceleração de um elétron num campo elétrico uniforme de 1,4x10 6 N/C? b) Quanto tempo leva para o elétron,
partindo do repouso, atingir um décimo da velocidade da luz? c) Que distância ele percorre? Suponha válida a mecânica
Newtoniana.
Carga Elétrica
17 - Uma carga puntiforme de 3,0x10-6C dista 12cm de uma segunda carga puntiforme de -1,5x10-6C. Calcular o módulo da
força eletrostática que atua sobre cada carga.
18 – Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a uma distância de 3,2x10 -3m uma da outra, são largadas a partir do
repouso. O módulo da aceleração inicial da primeira partícula é de 7,0 m/s 2 e o da segunda é de 9,0 m/s2. Sabendo-se que a
massa da primeira partícula vale 6,3x10-7Kg, quais são: a) a massa da segunda partícula? b) o módulo da carga comum?
19 – Na figura 23-15, quais são as componentes horizontal e vertical da força eletrostática resultante que atua sobre a carga do
vértice esquerdo inferior do quadrado, sendo q = 1,0x10 -7 C e a = 5,0cm?
20 – Duas esferas condutoras idênticas, mantidas fixas, atraem-se com uma força eletrostática de módulo igual a 0,108 N
quando separadas por uma distância de 50,0cm. As esferas são então ligadas por um fio condutor fino. Quando o fio é
removido, as esferas se repelem com uma força eletrostática de módulo igual a 0,036N. Quais eram as cargas iniciais das
esferas?