BC0209 – 2012.1 Atividade 2 - Roteiro de Estudo do Capítulo 20

BC0209 – 2012.1
Atividade 2 - Roteiro de Estudo do Capítulo 20
1. Faça a distinção entre potencial elétrico e energia potencial elétrica. O potencial elétrico é um
campo escalar ou vetorial?
2. Dê uma explicação física para o fato de que a energia potencial de um par de cargas de mesmo
sinal é positiva e a de um par de cargas opostas é negativa.
3. Derive a diferença de potencial elétrico entre
dois pontos em um campo elétrico uniforme.
Compare seu trabalho com a diferença de potencial
gravitacional entre dois pontos próximos da
superfície da Terra.
4. Suponha dois condutores carregando a mesma carga negativa. Pode haver diferença de
potencial entre eles?
5. Explique por que, sob condições estáticas, todos os pontos de um condutor devem estar no
mesmo potencial elétrico.
6. Como você blindaria um circuito eletrônico ou um laboratório contra campos elétricos
externos? Por que isso funciona?
7. O que ocorre quando um carro é atingido por um raio? (veja links no Tidia->Resources)
8. Um próton inicialmente em repouso é colocado em
campo elétrico constante. Encontre a diferença de
potencial elétrico entre os pontos A e B.
9. Na figura do problema 8, identifique as superfícies
equipotenciais na região entre as placas.
10. Defina o potencial elétrico devido a uma carga.
11. Desenhe o potencial elétrico devido a uma carga positiva, uma carga negativa.
12. Calcule o potencial elétrico no ponto P da figura. Depois calcule o trabalho necessário para
trazer uma carga de
do infinito.
13. Escreva como se obtém o campo campo elétrico a partir do potencial elétrico. Defina o que é o
gradiente de um campo escalar.
14. Calcule o campo elétrico e o potencial
elétrico de um dipolo.
Ache uma expressão para quando a
distância “a” é muito menor que “x”.
15. Ache o potencial elétrico no ponto P.
Ache o campo elétrico no ponto P
a partir do potencial elétrico.
Compare com o seu estudo do mesmo
problema feito no capítulo 19.
16. Ache o potencial elétrico e
o campo elétrico devido
a um esfera sólida que está
carregada com uma
carga Q uniformemente
distribuída no volume da esfera.
17. Ache o potencial elétrico e o
campo elétrico devido a um
esfera sólida, mas condutora,
que está carregada com
uma carga Q.
18. Defina em palavras o que é Capacitância. Escreva a equação correspondente. A capacitância
pode ser um número negativo?
19. Derive a expressão da Capacitância de um capacitor
de placas paralelas.
20. Suponha que a separação d entre as placas
de um capacitor de placas paralelas não seja
muito pequena em comparação ao tamanho
das placas. Você espera que a expressão
derivada para a capacitância sobre estime
ou subestime o valor da capacitância desse capacitor?
Explique.
21. Por que quando uma bateria é conectada a um capacitor de placas paralelas as duas placas
adquirem cargas com valor absoluto igual? Isso seria verdade se as duas placas fossem feitas de
matérias e formas diferentes?
22. Derive a capacitância de um capacitor cilindrico.
23. Um capacitor esférico corresponde a duas esperas metálicas concêntricas com cargas Q e -Q. O
raio das esferas são e .
a) Calcule o campo elétrico entre as esferas.
b) Calcule a diferença de potencial elétrico entre as esferas.
c) Defina a capacitância desse capacitor.
d) mostre que se
, a capacitância se reduz a capacitância de um capacitor
de placas paralelas, explique.
24. Derive a expressão para a capacitância equivalente para dois capacitores em série e para dois
capacitores em paralelo.
25. Três placas metálicas, cada uma com área A , são colocadas como na figura.
a) Os dois capacitores formados estão em série ou em
paralelo?
b) Determine a capacitância do sistema em função das
distâncias , e da área A. Despreze efeitos de borda (ou
seja, assuma que
é muito menor que a dimensão das
placas).
c) Em função de e
calcule os valor mínimo e máximo
para a capacitância.
26. Determine a expressão para a energia armazenada em um capacitor.
27. Suponha que um capacitor carregado é separado da bateria. As placas se atraem já que tem
sinais opostos. É necessário trabalho positivo para aumentar a separação das placas. O que
acontece com o trabalho externo realizado durante esse processo?
28. Defina com suas
palavras o que é um
material dielétrico.
29. Explique por que um dielétrico aumenta a voltagem de operação de um capacitor.
30. Se a voltagem em um capacitos é dobrada, a quantidade de energia armazenada é a) dobrada; b)
cai pela metade; c) é quadruplicada; d) fica inalterada; e) nenhuma das outras respostas.
31. Um capacitor isolado está carregado. Se um pedaço fino de dielétrico é parcialmente colocado
entre as placas, o que acontece com o dielétrico quando solto: 1) será expelido do capacitor; 2)
ou irá tentar se acomodar totalmente entre as placas? Explique seu raciocínio.
32. Considerando a mesma situação da questão anterior, mas com o capacitor conectado a uma
bateria o tempo todo. Se um pedaço fino de dielétrico é parcialmente colocado entre as
placas, o que acontece com o dielétrico quando solto: 1) será expelido do capacitor; 2) ou irá
tentar se acomodar totalmente entre as placas? Explique seu raciocínio.
33. Que valor poderíamos atribuir a constante dielétrica de um bom condutor.