Lista 3_Potencial Elétrico - FTP da PUC

Curso: Engenharia Elétrica
Disciplina: Física Geral III
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.