II Lista Física C - 2012 - FTP da PUC

II Lista de Exercícios – Campos Elétricos
1 – Calcule o Campo Elétrico devido a um condutor cilíndrico de raio 5cm e
comprimento 2m. nas seguintes condições:
a) Num ponto a 10 cm do eixo central do condutor
b) Num ponto sobre o condutor na parte externa
c) Num ponto sobre o condutor na parte interna

2 – Existe na Terra um Campo Elétrico uniforme vertical E  2,00x103N/C.
Estamos interessados em fazer flutuar neste campo uma esfera de enxofre
com 4,4N de peso carregando-a eletricamente.
a)Qual deve ser a carga da esfera (sinal e valor absoluto)?
b)Por que este experimento não pode ser realizado na prática?
3 - Uma gota d’água esférica com 1,2 μm de diâmetro está suspensa no ar
devido a um campo elétrico atmosférico vertical cujo módulo é E=462N/C
a)Qual é o peso da gota?
b)Quantos elétrons em excesso esta gota possui?
4 – No tempo bom, o campo elétrico no ar em uma determinada posição
imediatamente acima da superfície da Terra é de 120N/C orientado para baixo.
Considerando a Terra como sendo um condutor:
a)Qual é a densidade de carga por unidade de superfície sobre a superfície da
Terra? É positiva ou negativa?
b)Se o clima fosse bom em toda parte e se a densidade de carga por unidade
de superfície fosse uniforme, qual seria a carga toda da Terra? Quantos
elétrons (ou prótons) excedentes estariam sobre toda a superfície da Terra
para produzir um campo atmosférico de 120N/C orientado para baixo?
5 – Sobre uma região particular do ar a 500m acima do solo, o campo elétrico é
de 120N/C dirigido para baixo. A 600m acima do solo, devido a presença de
uma camada carregada de ar entre estas alturas, o campo é de 100N/C para
baixo. Qual a densidade média de carga por unidade de volume desta camada
de ar entre estas duas elevações? É positiva ou negativa?
6 – O Campo elétrico nas vizinhanças do tambor carregado de uma
fotocopiadora tem módulo E de 2,3 x 105 N/C. Qual a densidade superficial de
cargas, supondo que o tambor seja feito de material condutor?
b)Considere tal tambor com 42 cm de comprimento e 12 cm de diâmetro. Qual
a carga total do tambor?
c)O fabricante deseja produzir uma versão mais compacta da máquina. Para
isto é necessário reduzir o comprimento do tambor para 28 cm e o diâmetro
para 8,0cm. O Campo elétrico na superfície do tambor deve permanecer o
mesmo. Qual deve ser a carga do novo tambor?
7 – Temos uma folha condutora carregada com densidade superficial de carga
σ. Um grânulo cai sobre a folha e após o contato é imediatamente repelido.
Considere o grânulo como sendo um condutor (aproximadamente idêntico à
folha) de raio 1mm, e a folha de dimensões muito superiores que as da mosca
(ops, grânulo), com densidade σ = 1,0x10-15C/m2.
a)Considerando que após o contato, a carga total se redistribuirá ao longo da
folha e do grânulo, qual deve ser aproximadamente a carga adquirida pelo
grânulo, considerando a densidade do granulo o dobro da densidade de carga
final da folha iguais?
b)Qual o campo elétrico gerado pela folha?
c)Quanto vale a força elétrica sobre o grânulo após este adquirir a carga
calculada acima?
d)Qual deveria ser a massa e a densidade de massa do grânulo para que este
pudesse ficar flutuando no campo do papel?
8 – Considere uma casca esférica condutora com raio interno 5cm e espessura
1cm neutra. Colocamos no interior dela uma esfera dielétrica de raio 1cm
carregada com uma carga q = (+)10-3N/C .
a) Qual a densidade de induzida, a carga e o sinal das cargas na parede
interna e externa da casca esférica?
b) Qual o Campo Elétrico num ponto interno (porém não no centro) da esfera
(supondo densidade volumétrica de carga constante), num ponto entre a esfera
menor e a casca esférica, num ponto entre a esfera e a casca e num ponto
externo à casca?