Lista de exercícios - cargas elétricas e campo elétrico (com respostas)

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Lista de exercícios de cargas elétricas e campo elétrico.
1- Uma barra de vidro positivamente carregada atrai um objeto suspenso. Podemos concluir que o objeto está carregado negativamente? B) A mesma barra carregada positivamente repele o objeto suspenso. Podemos concluir que o objeto esta positivamente carregada? 
2- Um raio ocorre quando existe fluxo de cargas elétricas entre o solo e uma nuvem de tempestade. A taxa máxima do fluxo de cargas elétricas em um raio é aproximadamente igual a 20000 C/s; essa descarga dura cerca de 100μs. Qual é a quantidade de carga que flui entre a terra e a nuvem nesse intervalo de tempo? Quantos elétrons fluíram durante esse intervalo?
REsp. 2 C
3-Três cargas puntiformes estão dispostas em linha reta. A carga q3= +5.0 nC esta na origem. A carga q2= -3.0 nC esta em x = +4.0 cm. A carga q1 esta em x= +2.0cm. Determine q1 ( módulo e sinal), quando a força resultante sobre q3 for igual a zero. 
Resp. 0.750 nC.
4- Duas cargas puntiformes estão localizadas sobre o eixo Ou do seguinte modo: a carga q1 = 11.5 nC no ponto y = -0.6m; e a carga q2 = +3.2nC na origem (y=0). Qual é a força resultante( módulo, direção e sentido) que essas duas cargas exercem sobre uma terceira carga q3 = +5.0 nC, localizada no ponto y = -0.40m?
Resp. 2.58x10-6 N, 
5- Nos vértices de um quadrado fixam-se cargas elétricas puntiformes de valores 1 µC, 2 µC,3 µC,4 µC, conforme a figura. Qual a intensidade do vetor campo elétrico resultante no centro de O do quadrado? O quadrado tem lado L=0,6m. 
E = 1,4 x105N/C
6- Duas cargas puntiformes de 5 nC estão no eixo de x, como apresentando no gráfico abaixo. Determine o campo elétrico no ponto P1 e no ponto P2. ( valor: 1,0 ).
7- Nos pontos A e B, separados pela distancia AB = 3m, fixam-se cargas elétricas puntiformes Qa = +8 µC e 
Qb =+ 2 µC respectivamente. Determine um ponto onde o vetor campo elétrico resultante é nulo. ( valor: 1,0 ) 
RESp. x=2m
8- Uma carga puntiforme positiva Q1 = +8 nC e uma segunda carga puntiforme Q2 = +12 n C estão localizadas no eixo de x segundo o gráfico abaixo. Determine o campo elétrico resultante no ponto A e B respectivamente.
( valor: 1,0 )
9- O que aconteceria a uma pessoa, de pé sobre uma plataforma isolada, se o seu potencial fosse aumentado 10000 volts em relação a Terra? 
Não aconteceria nada de grave: como a pessoa esta isolada, ela apenas teria seu potencial aumentando em 10000 volts, mas caso a pessoa resolvesse descer da plataforma deveria faze-lo com muito cuidado.
A pessoa sofreria uma descarga de 10000 volts o que causaria morte instantânea.
Sofreria com uma diferença de potencial de 10000 volts, que causaria uma corrente alta que atravessaria o corpo do homem que faz parte do circuito.
Não sofreria nada, pois como a pessoa esta isolada ela não teria uma diferença de potencial.
10- Os sprites (fig. abaixo) são enormes clarões que as vezes são vistos no céu, acima de grandes tempestades. Foram observados durante décadas por pilotos que voavam `a noite, mas eram tão fracos e fugazes que a maioria dos pilotos imaginava que não passavam de ilusões. Na década de 1990, porem, os sprites foram registrados por câmaras de vídeo. Ainda não são muito bem compreendidos, mas acredita-se que sejam produzidos quando ocorre um relâmpago especialmente intenso entre a terra e uma nuvem de tempestade, particularmente se o relâmpago transfere uma grande quantidade de carga negativa, -q, da terra para a base da nuvem Fig. 1b. Logo depois da transferência, a terra possui uma distribuição complexa de cargas positivas; entretanto, podemos usar um modelo simplificado do campo elétrico produzido pelas cargas da nuvem e da terra supondo que existe um dipolo vertical formado por uma carga –q na altura h da nuvem e uma carga +q a uma distancia h abaixo da superfície Fig. 1 c. Se q =200 C e h = 6,0 km, qual e o campo elétrico do dipolo a uma altitude Z1 = 30 km, ou seja, um pouco acima das nuvens, e a uma altitude Z2= 60 km, ou seja, um pouco acima da estratosfera?
 
REsp. E = 1.6 x103 N/C
11- Sendo dadas duas esferas de metal montadas em suporte portátil de material isolante, apresente um modo de carrega-las com quantidades de cargas iguais e de sinais opostos. Você pode usar uma barra de vidro ativada com seda, mas ela não pode tocar as esferas. E necessário que as esferas sejam do mesmo tamanho, para o método funcionar? 
12- Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a uma distancia 3,2 x10-3 m uma da outra, são largadas a partir do repouso. O módulo da aceleração inicial da primeira partícula é de 7,0 m/s2 e o da segunda é de 9,0 m/s2. Sabendo-se que a massa da primeira partícula vale 6,3 x10-7 Kg, quais são: (a) a massa da segunda partícula? (b) o módulo da carga comum?
13-Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico resultante em P nos casos a e b indicados. Admita, em cada caso, que Q = 10-6 C e d = 0,3 m. O meio é vácuo.
 Resposta a) E = 105N/C b) E = 2*105 N/C
14-Duas cargas puntiformes Q1 = 10-6 C e Q2 = 4*10-6 C estão fixadas nos pontos A e B e separadas pela distancia d =30 Cm no vácuo. Determine:
a)A intensidade da força elétrica de repulsão FE = 0,4 N
b)A intensidade da força elétrica resultante sobre uma terceira carga Q3 = 2*10-6 C, colocada no ponto médio do segmento que une Q1 e Q2; Fe= 2,4N
c)A posição em que Q3 deve ser colocada para ficar em equilíbrio sob a ação de forças elétricas somente. X = 0,1 m.
15-Duas cargas puntiformes de módulos q1 = 2x 10-7 e q2 = 8,5 x 10-8 C estão separadas por uma distância de 2cm. (a) Qual o módulo do campo elétrico que cada carga produz no local da outra? (b) Que força elétrica atua sobre cada uma delas? 
Resposta. A) E1 = 1,25 x105 N/C E2 = 0,53x 105 N/C b) F12 =F21= 1*105 N
16-Duas cargas iguais e de sinais opostos (de módulo 2,0 x 10-7 C) são mantidas a uma distância de 15 cm uma da outra. (a) Quais são o módulo, a direção e o sentido de E no ponto situado a meia distância entre as cargas? (b) Que força (módulo, direção e sentido) 
Resposta. A) E1 = 3,2 x105 N/C ET= 2 * 3,2 x 105 = 6,4 x 105 N/C b) F= 1*10-13 N
17-Desenhe sobre uma linha reta dois pontos, Q2 E Q1, separados por uma distância d, com q2 `a esquerda de q1. Para pontos entre as duas cargas os campos elétricos individuais apontam na mesma direção não podendo, portanto, cancelarem-se. A carga q2 tem maior magnitude que q1, de modo que um ponto onde o campo seja nulo deve estar mais perto de q1 do que de q2. Portanto, deve estar localizado `a direita de q1, digamos em ponto P. Escolhendo q2 como a origem do sistema de coordenadas, chame de x a distância de q2_até o ponto P, o ponto onde o campo anula-se. Com estas variáveis, a magnitude total do campo elétrico em P é dada por:
Onde q2 e q1 representam as magnitudes das cargas.
Resposta. X = 100 cm
18- Uma carga puntiforme positiva q1= +8 nC está no eixo x em x1= -1,0 m, e uma segunda carga puntiforme positiva q2 = +12 nC está no eixo x em x=x2= 3,0m. Determine o campo elétrico resultante (a) no ponto A sobre o eixo x= 6,0 m e (b) no ponto B sobre o eixo x em x = 2,0 m.
Resposta. 13N/C e -100 N/C . 
19- Uma carga puntiforme q1 = 8 nC está na origem e uma segunda carga puntiforme q2 = +12 nC está no eixo x em x= 4,0 m. Determine o campo elétrico no eixo y = em y= 3,0m.
Resposta. 11N/C 
20- Duas pequenas esferas de plástico possuem cargas elétricas positivas. Quando estão separadas por uma distancia igual a 15 cm, a força de repulsão entre elas possui módulo igual a 0.220 N. Qual será a carga de cada esfera (a) se a cargas das esferas forem iguais? (b) Se a carga de uma esferafor o quádruplo da carga da outra?
RESP
7.42 x10-7 C em cada e b) Uma 3.71 x10-7C e a outra 1.48 x10-6 C
NOTA: