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Prof. Daniel Ortega Física Br Lista de Exercícios – Campo Elétrico 1. (Uefs 2018) Duas cargas elétricas puntiformes, Q1 e Q2, estão fixas sobre uma circunferência de centro O, conforme a figura. Considerando que E representa o vetor campo elétrico criado por uma carga elétrica puntiforme em determinado ponto e que E representa o módulo desse vetor, é correto afirmar que, no ponto O: a) 𝐸2⃗⃗⃗⃗ = −2 ∙ 𝐸1⃗⃗⃗⃗ b) 𝐸2⃗⃗⃗⃗ = 2 ∙ 𝐸1⃗⃗⃗⃗ c) 𝐸2⃗⃗⃗⃗ = 𝐸1⃗⃗⃗⃗ d) 𝐸2 = −𝐸1 e) 𝐸2 = −2 ∙ 𝐸1 2. (G1 - ifsul 2017) As cargas elétricas puntiformes 𝑞1 = 20 𝜇C e 𝑞2 = 64𝜇C estão fixas no vácuo (𝑘0 = 9 × 10 9 𝑁𝑚2/ 𝐶²), respectivamente nos pontos A e B, conforme a figura a seguir. O campo elétrico resultante no ponto P tem intensidade de a) 3,0 × 106 𝑁/𝐶 b) 3,6 × 106 𝑁/𝐶 c) 4,0 × 106 𝑁/𝐶 d) 4,5 × 106 𝑁/𝐶 3. (Espcex (Aman) 2017) Uma partícula de carga q e massa 10−6 kg foi colocada num ponto próximo à superfície da Terra onde existe um campo elétrico uniforme, vertical e ascendente de intensidade 𝐸 = 105 N/C. Sabendo que a partícula está em equilíbrio, considerando a intensidade da aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= o valor da carga q e o seu sinal são respectivamente: a) 10−3𝜇𝐶, 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 b) 10−5𝜇𝐶, 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑎 c) 10−5𝜇𝐶, 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 d) 10−4𝜇𝐶, 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑎 e) 10−4𝜇𝐶, 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 4. (Ufrj 2005) Em dois vértices opostos de um quadrado de lado "a" estão fixas duas cargas puntiformes de valores Q e Q'. Essas cargas geram, em outro vértice P do quadrado, um campo elétrico E , cuja direção e sentido estão especificados na figura a seguir: Indique os sinais das cargas Q e Q' e calcule o valor da razão Q/Q'. 5. (Ufjf-pism 3 2017) Duas cargas elétricas, q1 1 Cμ= + e q2 4 C,μ= − estão no vácuo, fixas nos pontos 1 e 2, e separadas por uma distância d 60 cm,= como mostra a figura abaixo. Como base nas informações, determine: a) A intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico resultante no ponto médio da linha reta que une as duas cargas. b) O ponto em que o campo elétrico resultante é nulo à esquerda de q1. 6. (Famerp 2017) Quatro cargas elétricas puntiformes, 1 2 3Q , Q , Q e 4Q , estão fixas nos vértices de um quadrado, de modo que 1 2 3 4| Q | | Q | | Q | | Q | .= = = As posições das cargas e seus respectivos sinais estão indicados na figura. Prof. Daniel Ortega Física Br Se E for o módulo do campo elétrico no ponto P, centro do quadrado, devido à carga 1Q , o campo elétrico resultante no ponto P, devido à presença das quatro cargas, terá módulo a) zero b) 4 ∙ 𝐸 c) √2 ∙ 𝐸 d) 2√2 ∙ 𝐸 e) 4√2 ∙ 𝐸 7. (Ufpe 2010) Nos vértices de um triângulo isósceles são fixadas três cargas puntiformes iguais a Q1 = +1,0 × 10-6 C; Q2 = - 2,0 × 10-6 C; e Q3 = +4,0 × 10-6 C. O triângulo tem altura h = 3,0 mm e base D = 6,0 mm. Determine o módulo do campo elétrico no ponto médio M, da base, em unidades de 109 V/m. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere os dados abaixo para resolver a(s) questão(ões), quando for necessário. Constantes físicas Aceleração da gravidade próximo à superfície da Terra: 2g 10m s= Aceleração da gravidade próximo à superfície da Lua: 2g 1,6m s= Densidade da água: 31,0g cmρ = Velocidade da luz no vácuo: c 3,0 108m s= Constante da lei de Coulomb: 9 2 20k 9,0 10 N m C= 8. (Cefet MG 2015) Duas cargas elétricas fixas estão separadas por uma distância d conforme mostra o esquema seguinte. Os pontos sobre o eixo x, onde o campo elétrico é nulo, estão localizados em a) x (2 2) d= − e x (2 2) d.= + b) x (2 2) d= − − e x (2 2) d.= − + c) x (2 2) d= − − e x (2 2) d.= + d) x (2 2) d.= − e) x (2 2) d.= + 9. (Upf 2014) Durante uma experiência didática sobre eletrostática, um professor de Física eletriza uma esfera metálica oca suspensa por um fio isolante. Na sequência, faz as seguintes afirmações: I. A carga elétrica transferida para a esfera se distribui na superfície externa desta. II. O campo elétrico no interior da esfera é nulo. III. O campo elétrico na parte exterior da esfera tem direção perpendicular à superfície desta. IV. A superfície da esfera, na situação descrita, apresenta o mesmo potencial elétrico em todos os pontos. V. A carga elétrica acumulada na esfera é positiva, pois lhe foram transferidas cargas positivas. Está correto o que se afirma em: a) I apenas. b) I e II apenas. c) I, II e III apenas. d) I, II, III e IV apenas. e) I, II, III, IV e V. 10. (Ufrj 2010) Uma partícula com carga positiva 6q 4,0 10 C−= é mantida em repouso diante de uma esfera maciça condutora isolada de raio 0,10 m e carga total nula. A partícula encontra-se a uma distância de 0,20 m do centro da esfera, conforme ilustra a figura a seguir. A esfera e as cargas que foram induzidas em sua superfície também se encontram em repouso, isto é, há equilíbrio eletrostático. Sabendo que a constante de proporcionalidade na lei de Coulomb é 9 2 2k 9,0 10 N m C ,= determine o módulo e indique a direção e o sentido: a) do campo elétrico no centro da esfera condutora devido à partícula de carga q; b) do campo elétrico no centro da esfera condutora devido às cargas induzidas em sua superfície. 11. (Famerp 2018) A figura representa um elétron atravessando uma região onde existe um campo elétrico. O elétron entrou nessa região pelo ponto X e saiu pelo ponto Y, em trajetória retilínea. Sabendo que na região do campo elétrico a velocidade do elétron aumentou com aceleração constante, o campo elétrico entre os pontos X e Y tem sentido Prof. Daniel Ortega Física Br a) de Y para X, com intensidade maior em Y. b) de Y para X, com intensidade maior em X. c) de Y para X, com intensidade constante. d) de X para Y, com intensidade constante. e) de X para Y, com intensidade maior em X. 12. (Acafe 2016) Na figura abaixo temos o esquema de uma impressora jato de tinta que mostra o caminho percorrido por uma gota de tinta eletrizada negativamente, numa região onde há um campo elétrico uniforme. A gota é desviada para baixo e atinge o papel numa posição P. O vetor campo elétrico responsável pela deflexão nessa região é: a) ↑ b) ↓ c) → d) ← 13. (Uem-pas 2016) Uma pequena massa m com carga q se encontra em equilíbrio, como mostrado abaixo. O campo elétrico E é uniforme e constante. A aceleração da gravidade é g. Assinale o que for correto. 01) A carga q é positiva. 02) O ângulo α é dado por | q | E arctan . mg α = 04) O módulo da tensão no fio vale 2 2 2 2T q E m g .= + 08) Se quisermos colocar a partícula na horizontal ( 2),α π→ devemos aplicar um campo elétrico infinito. 16) Se o fio se romper, a coordenada horizontal da partícula varia linearmente com o tempo t . 14. (Ufpr 2014) Um próton é injetado no ponto O e passa a se mover no interior de um capacitor plano de placas paralelas, cujas dimensões estão indicadas na figura abaixo. O próton tem velocidade inicial 0v com módulo 51,0 10 m / s e direção formando um ângulo θ igual a 45° com o eixo x horizontal. O campo elétrico está orientado na direção do eixo y conforme mostrado na figura. Considere a massa do próton igual a 271,6 10 kg− e sua carga igual 191,6 10 C.− Supondo que somente o campo elétrico uniforme no interior do capacitor atue sobre o próton, calcule qual deve ser o mínimo módulo deste campo para que o próton não colida com a placa inferior. 15. (Fuvest 2009) Um campo elétrico uniforme, de módulo E, criado entre duas grandes placas paralelas carregadas, 1P e 2P , é utilizado para estimar a carga presente em pequenasesferas. As esferas são fixadas na extremidade de uma haste isolante, rígida e muito leve, que pode girar em torno do ponto O. Quando uma pequena esfera A, de massa M 0,015 kg= e carga Q, é fixada na haste, e sendo E igual a 500 kV m, a esfera assume uma posição de equilíbrio, tal que a haste forma com a vertical um ângulo 45 .θ = Para essa situação: a) Represente, no esquema a seguir, a força gravitacional P e a força elétrica EF que atuam na esfera A, quando ela está em equilíbrio sob ação do campo elétrico. Determine os módulos dessas forças, em newtons. b) Estime a carga Q em coulombs, presente na esfera. c) Se a esfera se desprender da haste, represente, no esquema a seguir, a trajetória que ela iria percorrer, indicando-a pela letra T. Prof. Daniel Ortega Física Br NOTE E ADOTE: Desconsidere efeitos de indução eletrostática. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Se necessário, use aceleração da gravidade: 2g 10 m / s= densidade da água: d 1,0 kg / L= calor específico da água: c 1cal / g C= 1cal 4 J= constante eletrostática: 9 2 2k 9 ,0 10 N m / C= constante universal dos gases perfeitos: R 8 J / mol K= 16. (Epcar (Afa) 2016) Uma partícula de massa m e carga elétrica q− é lançada com um ângulo θ em relação ao eixo x, com velocidade igual a 0v , numa região onde atuam um campo elétrico E e um campo gravitacional g, ambos uniformes e constantes, conforme indicado na figura abaixo. Desprezando interações de quaisquer outras naturezas com essa partícula, o gráfico que melhor representa a variação de sua energia potencial p( E ) em função da distância (d) percorrida na direção do eixo x, é a) b) c) d) GABARITO 1.B 2.B 3. D 4. 3 3 5. a) = 5E 5 10 N C. ; b) =x 0 6.D 7. 5.109 V/m 8.E 9.D 10. a) O campo eletrostático gerado pela partícula no centro da esfera maciça é dado pela lei de Coulomb: 6 9 5 2 1 2 q 4,0 10 E k E 9,0 10 9,0 10 N C, r (2 10 ) − − = = no sentido indicado na Fig 1. b) Analisando a Fig 2: como a esfera condutora está em equilíbrio eletrostático, o vetor campo elétrico resultante no seu interior é nulo. A partícula eletrizada induz cargas elétricas negativas (–) e positivas (+) na superfície da esfera, gerando um outro campo elétrico no seu interior ( )' ' 'E E E ,− += + em sentido oposto ao campo da partícula, de modo a anular o campo elétrico resultante. 11.C 12.A 13.14 14. = 2E 8 10 N/C. 15.B