Física III INTESP 3ª Lista de Exercícios

3ª Lista de Exercícios –Física III – INTESP – Prof. Alysson C. Beneti – [email protected]
1. Na figura abaixo, qual é o potencial e o campo resultantes no ponto P devido às quatro cargas pontuais,
tomando-se V = 0 no infinito?
Resp:
2. O ponto P está no centro do retângulo da figura abaixo. Com V = 0 no infinito, qual é o potencial
resultante em P causado pelas seis cargas pontuais?
Resp: -8q/4od
3. A diferença de potencial elétrico entre pontos de descarga durante uma determinada tempestade é de
1,2.10 9 V. Qual é o módulo da variação na energia potencial elétrica que se move entre estes pontos?
Resp: 1,2GeV (Obs: 1 eletron-volt = 1,60217646 × 10-19 Joules)
OBS: 1eV é a quantidade de energia cinética ganha por um único elétron quando acelerado por uma
diferença de potencial elétrico de um volt, no vácuo.
4. Em um relâmpago típico, a diferença de potencial entre os pontos de descarga é cerca de 1.109V e a
quantidade de carga transferida é cerca de 30C. (a) Quanta energia é liberada? (b) Se toda a carga que foi
liberada pudesse ser usada para acelerar um carro de 1t a partir do repouso, qual seria a sua velocidade
final? (c) Que quantidade de gelo a 0ºC seria possível derreter se toda a energia liberada pudesse ser usada
para este fim? O calor de fusão do gelo é L=3,3.105J/kg.
Resp: a) 30.109J; b) 7,75.103m/s; c) 90909Kg.
5. Um campo elétrico de aproximadamente 100V/m é frequentemente observado próximo à superfície da
Terra. Se este campo fosse realmente constante sobre a superfície total, qual seria o valor do potencial
elétrico num ponto sobre a superfície? (suponha V=0 no infinito; Raio da Terra = 6,37.106m).
Resp: 637MV
6. Uma partícula puntiforme tem uma carga igual a 2,00 μC e está fixada na origem de um plano cartesiano.
(a) Qual é o potencial elétrico V em um ponto a 4,00m da origem, considerando que V = 0 no infinito?
(b) Quanto trabalho deve ser realizado para trazer uma segunda carga de 3,00μC de um ponto a 8m até uma
distância de 4,00m da carga de 2,00μC?
R:
7. Três cargas, cada uma com intensidade de 3,0nC estão localizadas nos vértices de um quadrado de lado
5,0cm. As duas cargas nos vértices opostos são positivas e a outra carga é negativa. (Um vértice ficará sem
carga)
(a) Determine o potencial elétrico no centro do quadrado.
(b) Determine a energia potencial elétrica do subsistema de cargas composto pelas cargas positivas.
R:
8. Três cargas puntiformes são posicionadas sobre o eixo x: q1 na origem de um plano cartesiano, q2 em x =
2,0m e q3 em x=16,0m. Se q1 = q2 = 2,0mC e q3 = -2,0mC
(a) Determine o potencial elétrico em x=0, y=3,0m.
(b) Qual é a energia potencial elétrica acumulada no subsistema composto por q1 e q3?
R:
9. Duas cargas, cada uma de 4μC, são posicionadas sobre o eixo x, uma na origem de um plano cartesiano e
outra em x=8m. Determine o potencial elétrico no eixo x em:
(a) x = -2m,
(b) x = 10m.
(c) Em que ponto do eixo x o potencial elétrico é nulo?
10. O campo elétrico nas proximidades da superfície da Terra é orientado para baixo e possui uma
intensidade de 150N/C, e aproximadamente uniforme. Determine a variação de potencial elétrico quando uma
gota de chuva carregada com 1,50nC cai 100m na atmosfera terrestre.
R:
11. Ao tocar um amigo após caminhar sobre um tapete em um dia seco, você produz uma centelha de cerca
de x=2,0mm. Estime a diferença de potencial entre você e seu amigo antes da centelha parecer. Dica: use o
fato de que o potencial de ruptura dielétrica do ar seco é de 3,0.106 V/m, ou seja para que haja centelhamento
(ionização dos átomos das moléculas do material) é necessário um diferença de potencial de 3,0.106 V para
cada metro entre dois pontos no ar.
R: