Lista de Exercícios 2 – 3º Ano Ens Médio

Lista de Exercícios 2 – 3º Ano Ens Médio
1.
Uma superfície esférica condutora, de raio R = 2 m, no vácuo, é suposta isolada de outros corpos. Em um ponto P à
-2
distância d = 8 m do centro da superfície, o campo elétrico por ela estabelecido tem intensidade E = 8. 10 V/m.
Determine o potencial elétrico V0 e a intensidade do campo elétrico E0 no centro da esfera. Considere positiva a carga da
superfície esférica.
2.
Uma esfera condutora de raio R = 2 m está positivamente eletrizada e situada no vácuo. À distância d = 6 m de seu centro,
-2
9
o vetor campo elétrico tem intensidade E = 2,5. 10 V/m. Sendo k0 = 9. 10
3.
, determine:
a)
O valor da carga elétrica que se distribui pela superfície da esfera;
b)
O potencial elétrico no ponto referido;
c)
O potencial elétrico na superfície da esfera e nos pontos internos dela;
d)
A intensidade do campo elétrico num ponto da superfície da esfera;
e)
A intensidade do campo elétrico num ponto externo, bem próximo à superfície.
(Fuvest – SP) Uma espera condutora de raio R = 1,6 cm, inicialmente neutra, tem massa igual a 2,13225 g quando medida
numa balança eletrônica digital de grande precisão.
a) Qual a menor quantidade de elétrons que seria necessário fornecer a essa esfera para que a balança pudesse registrar
o respectivo acréscimo de massa? Desprezar eventuais interações elétricas com outros corpos.
Supondo a esfera neutra, qual a quantidade de elétrons que deve ser retirada dessa esfera para que o potencial
elétrico, em seu interior, seja 0,90 V?
b)
(Dados: massa do elétron: 1. 10-31 kg; carga do elétron: 1,6. 10-19 C; k0 = 9. 109
4.
Considerando a Terra como um condutor esférico imerso no vácuo, calcule sua capacitância eletrostática. Admita o raio da
Terra igual a 6,3. 106 m e k0 = 9. 109
5.
(UFPE) O gráfico representa a variação do potencial elétrico de uma distribuição esférica de carga com distância r de seu
centro. Sabendo que o valor de V0 é 60 volts e que o valor, em coulombs, da carga total da esfera pode ser escrito com q.
10-9, determine o valor de q.
6.
(UFPE) Uma casca esférica metálica muito fina tem raio de 1,0 m e é carregada eletricamente com uma carga total de 0,8.
-7
10 C. Determine o valor em volts do potencial elétrico a uma distância de 12 m do centro da casca esférica.
Condutores em Equilíbrio Eletrostático. Capacitância Eletrostática | oblogdofisico.wordpress.com
1
7.
8.
6
(UFRJ) Sabe-se que quando o campo elétrico atine o valor de 3. 10 V/m o ar seco torna-se condutor e que nessas
condições um corpo eletrizado perde carga elétrica. Calcule:
6
a)
O raio menor da esfera que pode ser carregada até o potencial de 10 V sem risco de descarregar através do ar seco;
b)
A carga Q armazenada nessa esfera.
(Fuvest – SP) Dois condutores elétricos A e B de raios respectivos R e 2R estão isolados e muito distantes um do outro. As
cargas das duas esferas são de mesmo sinal e a densidade superficial de carga primeira esfera é igual ao dobro da
densidade de carga da segunda. Interligam-se as duas esferas por um fio condutor. Ocorre passagem de carga elétrica de
um condutor para o outro? Justifique sua resposta.
9.
(Unicamp – SP) Duas esferas condutoras A e B distantes possuem o mesmo raio R e estão carregadas com cargas QA = -q
e QB = +2q, respectivamente. Uma terceira esfera condutora C, de mesmo raio R, porém descarregada é trazida desde
longe e é levada a tocar primeiramente a esfera A, depois a esfera B e em seguida é levada novamente para longe.
a)
Qual é a diferença de potencial entre as esferas A e B antes de a esfera C tocá-las?
b)
Qual é a carga final da esfera C?
10. (UFU – MG) Uma esfera condutora de raio R = 10 cm encontra-se isolada e carregada com uma carga Q = - 8,0. 10-2 C.
Pede-se:
a)
A quantidade de elétrons que a esfera deve perder para ficar neutra;
b)
c)
O módulo do campo elétrico na superfície da esfera;
O trabalho para deslocar uma carga de prova q0 = 1,0 µC do infinito à superfície da esfera.
(Dado: carga do elétron = 1,6. 10-19 C).
11. São dados três condutores carregados com cargas Q1 = 2,0 µC, Q2 = 6,0 µC, Q3 = 10 µC, respectivamente, e potenciais V1
3
3
3
= 3,0. 10 V; V2 = 6,0. 10 V e V3 = 6,0. 10 V, respectivamente. Esses condutores, supostos bem afastados, são ligados por
fios metálicos. Uma vez estabelecido o equilíbrio elétrico, determine:
a) O novo potencial comum;
b) As novas cargas.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Gabarito:
1.
2.
V0 = 2,56 V; E0 = 0
a) 10-10 C; b) 1,5. 10-1 V; c) 4,5. 10-1 V; d) 1,125. 10-1 V/m; e) 2,25. 10-1 V/m
3.
a) 1023 elétrons; b) 107 elétrons
4.
5.
6.
700 µF
20
60 V
7.
a) m; b) ≈ 3,7 µC
8.
Não, pois os potenciais de A e B são iguais.
9.
a) VA – VB = 17
; b) QC =
10
3
10. a) 5,0. 10 elétrons; b) 3,6. 10 V/m; c) 7,2. 10 J
3
11. a) 5,4. 10 V; b) 3,6 µF, 5,4 µF, 9 µF
2
Condutores em Equilíbrio Eletrostático. Capacitância Eletrostática | oblogdofisico.wordpress.com