F+¡sica III - Lista 04 - Potencial El+®trico.pdf

UNIPAC – Universidade Presidente Antônio Carlos Disciplina: Física III Professor: Alisson R. Santos

Lista de Exercícios

1 – Uma carga negativa se move na direção de um campo elétrico uniforme. A sua energia potencial cresce ou decresce? O potencial elétrico cresce ou decresce? Resposta: Cresce. Decresce.

2 – Se um próton for libertado, em repouso, num campo elétrico uniforme, o seu potencial elétrico cresce ou decresce? E a sua energia potencial? Resposta: Decresce. Decresce.

3 – a) Calcule a velocidade de um próton que é acelerado a partir do repouso por uma diferença de potencial de 120 V. Resposta: 1,52 x 10 5 m/s b) Calc Calcul ule e a velo veloci cida dade de de um elét elétro ron n que que é acel aceler erad ado o pela pela mesm mesma a dife difere renç nça a de potencial. Resposta: -6,49 x 10 6 m/s

4 – Quanto trabalho é feito (por uma bateria, um gerador ou qualquer outra fonte de energia) ao deslocar-se um número de Avogadro de elétrons de um ponto no qual o potencial elétrico é 9,00 9,00 V para um ponto no qual o potencial potencial é -5,00 V? (O potencial potencial em cada caso é medido em relação a um ponto de referência em comum.) Resposta: 1,35 MJ

5 – Por qual diferença de potencial um elétron necessitaria ser acelerado para atingir uma velocidade de 1% da velocidade da luz, partindo do repouso? Resposta: 25,6 V

Lista de Exercícios 04 - Potencial Elétrico

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6 – Um campo elétrico uniforme de magnitude 250 V/m está na direção x positiva. Uma carga de +12,0 μC se desloca da origem para o ponto (x,y) = (20,0 cm; 50,0 cm). (a) Qual é a variação na energia potencial desse sistema carga-campo? (b) Através de qual diferença de potencial a carga se desloca? a) Resposta: -6,0 x 10 -4 J b) Resposta: -50 V

7 – A diferença de potencial entre as placas aceleradoras do canhão de elétrons do tubo de um aparelho de televisão é de cerca de 25000 V. Se a distância entre essas placas é de 1,50 cm, encontre a magnitude do campo elétrico uniforme nesta região. Resposta: 1,67 MN/C

8 – Um elétron se deslocando paralelamente ao eixo x tem uma velocidade inicial de 3,70 x 106 m/s na origem. Sua velocidade é reduzida para 1,40 x 10 5 m/s no ponto x = 2,00 cm. Calcule a diferença de potencial entre a origem e esse ponto. Qual ponto está mais alto? Resposta: 38,9 V. O potencial é maior na origem.

9 – Suponha que um elétron é liberado do repouso em um campo elétrico uniforme cuja magnitude é 5,90 x 10 3 V/m. a) Através de qual diferença de potencial ele terá passado após se deslocar 1,00 cm? Resposta: 59 V b) Com que rapidez o elétron estará se movendo após ter se deslocado 1,00 cm? Resposta: 4,55 x 10 6 m/s

10 – A menos que seja informado de forma diferente, suponha um nível de referência de potencial V = 0 em r = ∞. a) Encontre o potencial a uma distância de 1,00 cm de um próton. Resposta: 1,44 x 10 -7 V


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b) Encontre o potencial a uma distância de 2,00 cm de um próton. Resposta: 7,19 x 10 -8 V c) Qual é a diferença de potencial entre dois pontos que estão a 1,00 cm e 2,00 cm de um próton? Resposta: -7,21 x 10 -8 V

11a) Encontre o potencial a uma distância de 1,00 cm de um elétron. Resposta: -1,44 x 10 -7 V b) Encontre o potencial a uma distância de 2,00 cm de um elétron. Resposta: -7,19 x 10-8 V c) Qual é a diferença de potencial entre dois pontos que estão a 1,00 cm e 2,00 cm de um elétron? Resposta: 7,21 x 10 -8 V

12 – Sendo dadas duas cargas de 2,00 μC, como na figura abaixo, e uma carga de prova positiva q = 1,28 x 10-18 C na origem:

a) Qual é a força resultante exercida em q pelas duas cargas de 2,00 μC? Resposta: nula b) Qual é o campo na origem devido às duas cargas de 2,00 μC? Resposta: nulo c) Qual é o potencial elétrico na origem devido às duas cargas de 2,00 μC? Resposta: 45,0 kV


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13 – Uma carga puntiforme de 5 μC está localizada na origem, e uma segunda carga puntiforme de -2 μC está sobre o eixo dos x, na posição (3,0) m. Se o potencial for nulo no infinito, achar o potencial elétrico total devido às cargas, no ponto P, cujas coordenadas são (0, 4) m. Resposta: 7,65 x 10 3 V

14 – Uma carga de +2,8 μC está localizada no eixo dos y em y = +1,6 m, e uma carga de -4,6 μC se acha na origem. Calcular o potencial elétrico, de ambas as cargas, no ponto (0,4m , 0). Resposta: -88,2 x 10 3 V

15 – As três cargas da figura estão nos vértices de um triângulo isósceles. Calcular o potencial elétrico, no ponto médio da base, tomando-se q = 7 μC. Resposta: -11,0 MV


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16 – O modelo de Bohr do átomo de hidrogênio estabelece que o único elétron pode existir apenas em determinadas órbitas permitidas ao redor do próton. O raio de cada órbita de Bohr é dado por r = n2 (0,0529 nm) onde n =1, 2, 3, .... Calcule a energia potencial elétrica (em elétrons-volt) de um átomo de hidrogênio quando o elétron está: a) na primeira órbita permitida, com n = 1 Resposta: 27,2 eV b) na segunda órbita permitida, n = 2 Resposta: -6,80 eV c) quando o elétron escapou do átomo, com r = ∞. Resposta: 0

17 - Quatro cargas pontuais idênticas (q = +10 μC) estão localizadas nos cantos de um retângulo, como mostrado na figura. As dimensões do retângulo são L = 60,0 cm e W = 15,0 cm. Calcule a energia potencial elétrica da carga no canto inferior esquerdo devido às outras três cargas.

Resposta: 8,95 J


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18 – Considere um anel de raio R com a carga total Q uniformemente distribuída por seu perímetro. Qual é a diferença de potencial entre o centro do anel e um ponto no seu eixo a uma distância 2R do centro? Resposta: -0,533 kQ/R

19 – Uma barra isolante e uniformemente carregada de comprimento 14,0 cm está curvada na forma de um semicírculo como mostrado na figura. Se a barra tem uma carga total de -7,50 μC, encontre o potencial elétrico em O, o centro do semicírculo.

Resposta: -1,51 MV


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