Fundação Universidade Federal do Vale do São Francisco – UNIVASF Disciplina: Física Teórica III Profa. Dra. Raquel Aline Pessoa Oliveira Lista de Exercícios 3
Potencial Elétrico 1. A figura mostra o potencial elétrico em função de . (a) ordene as cinco regiões de acordo com o valor absoluto da componente do campo elétrico, começando pelo maior. Qual é o sentido do campo elétrico (b) na região 2; (c) na região 4? (Resposta: (a) 2, 4, depois 1, 3 e 5 empatadas (V = 0); (b) negativo ; (c) positivo ). 2. Duas cargas puntiformes estão localizadas sobre o eixo , no ponto e no ponto . (a) Calcule o trabalho realizado por uma força externa para trazer uma terceira carga do infinito até o ponto . (b) Calcule a energia potencial total do sistema constituído pelas três cargas. (Respostas: a)
; b)
)
3. Um próton (carga ) se move ao longo de uma linha reta de um ponto até um ponto no interior de um acelerador linear, sendo a distância percorrida. O campo elétrico é uniforme ao longo da linha e possui módulo no sentido de para . Determine (a) a força sobre o próton; (b) o trabalho realizado sobre ele pelo campo elétrico; (c) a diferença de potencial .(Respostas: a) ; b) ; c) ) 4. Na figura ao lado, uma partícula de poeira, com massa e carga , parte do repouso no ponto e se desloca em linha reta até o ponto . Qual é sua velocidade escalar no ponto ?(Resposta: ) e 5. Um dipolo elétrico é constituído por duas cargas puntiformes (figura abaixo), sendo a distância entre elas igual a . Calcule os potenciais nos pontos , e somando os potenciais produzidos pelas cargas individuais produzidos pelas cargas individuais.
6. A figura abaixo, oito partículas forma um quadrado, com uma distância entre as partículas vizinhas. Qual é o potencial no centro do quadrado se o potencial é zero no infinito? (Resposta: -4q/4πε0d)
7. A diferença de potencial elétrico entre a Terra e uma nuvem de tempestade é . Qual é o módulo da variação da energia potencial elétrica de um elétron que se desloca da nuvem para a Terra? Expresse a resposta em elétron-volts. (Resposta:
). 8. Boa parte do material dos anéis de Saturno está na forma de pequenos grãos de poeira da ordem de . Os grãos se encontram em uma região onde existe um gás ionizado rarefeito e podem acumular elétrons em excesso. Suponha que os grãos são esféricos, com raio . Quantos elétrons um grão teria que recolher para adquirir um potencial de na superfície? (Considere no infinito).(Resposta: ) 9.Duas placas paralelas condutoras de grande extensão estão separadas por uma distância de e possuem densidades superficiais de cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos nas faces internas. Uma força eletrostática de age sobre um elétron colocado na rgião entre as duas pçacas. (Despreze o efeito de borda). (a) Determine o campo elétrico na posição do elétron. (b) Determine a diferença de potencial entre as placas.(Respostas: (a) (b) ) 10. Nafigura ao lado, quando um elétron se desloca de a ao longo de uma linha de campo elétrico, o campo elétrico realiza um trabalho de . Qual a diferença de potencial elétrico (a) ; (b) ; (c) ? Respostas: (a) ; (b) .
11. Uma partícula de carga é liberada a partir do repouso no ponto .A partícula começa a se mover devido à presença de uma carga que é mantida fixa na origem. Qual é a energia cinética da partícula após se deslocar (a) se ; (b) se ? (Resposta: 12.(a) Qual é a energia potencial elétrica de dois elétrons separados por uma distância de ? (b) Se a distância diminui, a energia potencial aumenta ou diminui? (Reposta: (a) 1,15 x 10-25 J; (b) aumenta 13. Na figura ao lado, sete partículas carregadas são mantidas fixas no lugar para formar um quadrado com de lado. Qual é o trabalho necessário para deslocar para o centro do quadrado uma partícula de carga inicialmente em repouso a uma distância infinita? (Resposta:
IMPORTANTE: As questões das Listas de Exercícios foram retiradas das referências bibliográficas abaixo. HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. 8 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009. JEWETT JR, J. W.; SERWAY, R. A. Física para cientistas e engenheiros: Eletricidade e magnetismo. São Paulo: Cengage Learning, 2011. JEWETT JR, J. W.; SERWAY, R. A. Princípios de Física: Eletromagnetismo. São Paulo: Cengage Learning, 2008. TIPLER, P. A. Física para Cientistas e Engenheiros. Vol. 3. Rio de Janeiro: LTC, 2008. YOUNG, H. D; FREEDMAN, R. A. Física III: Eletromagnetismo. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley, 2009.
