Curso: Engenharia Ambiental Disciplina: Física Geral e Experimental C Docente: Norma Reggiani Lista 3: Potencial Elétrico Fonte: Keller – capítulo 22 1. (a) Ache a energia potencial U (em relação a U∞ = 0) da partícula 1 (a) quando q1 = 2,0 nC e (b) quando q1 = 4,0 nC. Os valores das outras cargas são q2 = 25 nC q3 = 38 nC e q4 = 32 nC. As posições das partículas são: Partícula x (mm) 1 34 2 0 3 0 4 34 Resposta: (a) 65 μJ, (b) 130 μJ y(mm) 17 17 0 0 2. Uma partícula com carga de 27 nC está em uma posição onde o potencial (em relação a V∞ = 0) é 450 V. Qual é a energia potencial da partícula (em relação a U∞ = 0)? Resposta: 12 μJ 3. Considere um campo elétrico uniforme: E = -(220 V/m)i. (a) Qual é a diferença de potencial entre a origem e (1,5m,0,0)? (b) Entre a origem e (1,5m, 1,0,m,0)? (c) Entre (1,5m, 0,0) e a origem? (d) Entre a origem e (3,0m, 0,0)? (e) Entre (1,5m, 0,0) e (3,0m, 0,0)? Resposta: (a) 330V, (b) 330 V, (c) -330V, (d) 660 V, (e) 330 V 4. O módulo da carga de cada placa de um capacitor de placas paralelas é 260 nC, a separação das placas é 0,32 mm e a área lateral de cada placa é 2,2 x 10 2m². Supondo as placas suficientemente próximas umas das outras para que o campo seja considerado aproximadamente uniforme, (a) determine o módulo E do campo entre as placas e (b) determine a diferença potencial ΔV entre as placas. Resposta: (a) 1,3 x 106 V/m, (b) 430 V 5. Uma distribuição de carga de volume uniforme esfericamente simétrica, com carga total 78 nC e raio 53 mm, está centrada na origem. (a) Qual é o potencial (em relação a V∞ = 0) em (-12mm, 17mm, 22mm)? (b) Qual é o potencial em (28mm, -45mm, -42mm)? Resposta: (a) 18 kV, (b) 10 kV Fonte: Halliday, cap. 24 6. Partículas de cargas q1 = +5e e q2 = -15e são mantidas fixas no lugar separadas por uma distância d = 24,0 cm. Tomando V = 0 no infinito, determine o valor de x: (a) positivo e (b) negativo para o qual o potencial elétrico sobre o eixo x é zero. As posições das partículas são: Partícula 1 2 Resposta: (a) 6,0 cm; (b) -12,0 cm x 0 0 Y 0 d 7. Qual é o potencial elétrico no ponto P devido quatro partículas se V = o no infinito, q = 5,00 fC e d = 4,00 cm? As posições das partículas e do ponto P são: Partícula x (mm) y(mm) 1 d 0 2 -d 0 3 0 d 4 0 2d Ponto P 0 0 Resposta: 0,562 mV 8. Considere uma barra não-condutora de comprimento L = 6,00 cm e densidade linear de cargas positivas uniforme λ = +3,68 pC/m. Tome V = 0 no infinito. A barra é posicionada ao longo do eixo x (em y=0) de x = -3 cm até x = 3 cm. Qual é o valor de V no ponto P situado a uma distância d = 8,00 acima do ponto médio da barra? (b) Considere agora uma barra idêntica à do item (a), exceto pelo fato de que a metade da direita agora está carregada negativamente; o valor absoluto da densidade linear de cargas continua a ser 3,68 pC/m em toda a barra. Com V = 0 no infinito, qual o valor de V no ponto P? Resposta: (a) 24,3 mV; (b) 0 9. O potencial elétrico no plano xy é dado por V =(2,0 V/m2) x2 – (3,0 V/m) y2. Na notação de vetores unitários, qual é o campo elétrico no ponto (3,0 m; 2,0m)? Resposta: (-12 V/m) i + (12 V/m) j 10. Qual é o módulo do campo elétrico no ponto (3,00 i – 2,00 j + 4,00 k)m se o potencial é dado por V = 2,00 xyz2, onde V está em volts e x, y e z em metros? Resposta: 150 N/C 11. Qual é a energia potencial elétrica de dois elétrons separados por uma distância de 2,00 nm? (b) Se a distância diminui, a energia potencial aumenta ou diminui? Resposta: (a) 1,15 x 10-19 J; (b) diminui.