Lista de Exercícios 2

Prévia do material em texto

Professor Sérgio Ricardo Xavier da Silva 
 
FÍSICA ELETRICIDADE 
 
01) Um fio de prata com diâmetro igual a 2,6 mm transfere uma carga de 420 C em 80 minutos. A prata 
contém 5,8 x 1028 elétrons livres por metro cúbico. (a) Qual é a corrente elétrica no fio? (b) Qual é o 
módulo da velocidade de arraste dos elétrons no fio? 
 
02) Uma corrente elétrica passa em uma solução de cloreto de sódio. Em 1,0 s, 2,68x1016 íons Na+ 
chegam ao eletrodo negativo e 3,92x1016 íons Cl- chegam ao eletrodo positivo. (a) Qual é a corrente 
elétrica que passa entre os eletrodos? (b) Qual é o sentido da corrente? 
 
03) Um fio de cobre ( = 1,72 x 10-8 Ωm) possui uma seção reta quadrada de lado igual a 2,3 mm. O fio 
possui comprimento de 4,0 m e transporta uma corrente elétrica de 3,6 A. A densidade dos elétrons livres 
é igual a 8,5 x 1028/m3. Calcule o módulo (a) da densidade de corrente no fio; (b) do campo elétrico no fio. 
(c) Qual é o tempo necessário para um elétron percorrer o comprimento do fio? 
 
04) Um certo resistor possui resistência igual a 1,484 Ω para 20,0oC e uma resistência igual a 1,512 Ω 
para 34,0oC. Qual é o seu coeficiente de temperatura da resistividade? 
 
05) Considere o circuito elétrico indicado na figura. A tensão entre os terminais da bateria de 24,0V é 
igual a 21,2V durante a passagem da corrente. Calcule (a) a resistência interna r da bateria; (b) a 
resistência R do resistor do circuito; (c) a taxa da conversão de energia interna (química) em energia 
elétrica no interior da bateria; (d) a taxa da dissipação da energia elétrica na bateria; (d) a taxa da 
dissipação da energia elétrica na resistência externa. 
 
 
 
 
06) As seguintes medidas de corrente e de diferença de potencial foram feitas nos terminais de um 
resistor de tirita: 
i(A) 0,50 1,00 2,00 4,00 
Vab (V) 2,55 3,11 3,77 4,58 
(a) Faça um gráfico de Vab em função de i. (b) A tirita obedece à lei de Ohm? Como você pode comprovar 
sua resposta? Faça um gráfico de R=Vab/i em função de i. 
 
07) Um receptor do sistema de posicionamento global (GPS) opera com uma bateria de 9,0 V e consome 
uma corrente elétrica de 0,13 A. Qual é a energia elétrica que ele consome durante uma hora e meia? 
 
08) O campo elétrico imediatamente acima da superfície carregado do cilindro de uma máquina 
fotocopiadora tem intensidade E = 2,3 x 105 N/C. Qual a densidade superficial de carga sobre o cilindro, 
sabendo que ele é condutor. 
09) O módulo do campo elétrico médio, normalmente presente na atmosfera terrestre logo acima da 
superfície, é de cerca de 150 N/C e aponta para baixo. Qual a carga total acumulada na superfície da 
Terra, considerada aqui como um condutor? 
10) Determine o potencial elétrico em um ponto P, à distância z sobre o eixo de um anel uniforme de raio 
R e carga total q. 
11) Uma carga puntiforme é colocada no centro de uma superfície gaussiana esférica. O valor do fluxo 
mudará se (a) a esfera for substituída por um cubo de mesmo volume? (b) a superfície for substituída por 
um cubo de volume dez vezes menor? (c) a carga for afastada do centro da esfera original, 
permanecendo, entretanto, no seu interior? (d) a carga for removida para fora da esfera original? (f) uma 
segunda carga for colocada dentro da superfície gaussiana? 
12) Um próton descreve um movimento circular com velocidade ao redor e 
imediatamente fora de uma esfera carregada, de raio r = 1 cm. Calcule o valor da carga sobre a esfera. 
13) Em um relâmpago típico, a diferença de potencial entre pontos de descarga é cerca de 109 V e a 
quantidade de carga transferida é cerca de 30 C. (a) Quanta energia é liberada? (b) Se toda a carga que 
foi liberada pudesse ser usada para acelerar um carro de 1000 kg 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 
 . 
14) Um eletrômetro é um aparelho usado para medir cargas estáticas. Uma carga desconhecida é 
colocada nas armaduras de um capacitor e após isto medimos a diferença de potencial entre elas. Qual a 
menor carga que pode ser medida por um eletrômetro cuja capacitância vale 50 pF e tem sensibilidade à 
voltagem de 0,15 V? 
15) Um capacitor de armaduras paralelas é construído com placas circulares de raio de 8,22 cm e 1,31 
mm de separação entre elas. (a) Calcule a capacitância. (b) Qual a carga que aparecerá nas armaduras, 
se aplicamos uma diferença de potencial de 116 V entre elas? 
16) A placa e o catodo de uma válvula diodo a vácuo têm a forma de dois cilindros concêntricos, sendo o 
catodo o cilindro interno. O diâmetro do catodo é de 1,62 mm e o da placa de 18,3 mm, sendo o 
comprimento de ambos de 2,38 cm. Calcule a capacitância do diodo. 
17) As armaduras de um capacitor esférico têm raios iguais de 38,0 mm e 40,0 mm, respectivamente. (a) 
Calcule a capacitância. (b) Qual deve ser a área das armaduras paralelas de um capacitor, separadas 
pela mesma distância e de mesma capacitância? 
18) Em sala de aula, calculamos a capacitância de um capacitor cilíndrico 
 
 (
 
 
)
. Usando a 
aproximação ln(1+x)x, quando x<<1, mostre que a capacitância tende para a de um capacitor de 
armaduras paralelas à medida que o espaçamento entre os cilindros diminui. 
19) Um capacitor de 6,0 F é ligado em série a um outro de 4,0 F, aplica-se ao par uma diferença de 
potencial de 200 V. (a) Qual a carga em cada capacitor? (b) Qual a diferença de potencial entre as 
armaduras de cada capacitor? 
20) Uma esfera de plástico, maciça, é eletrizada, ficando com uma densidade de carga superficial 
 . Em conseqüência, se uma carga puntiforme fosse colocada exteriormente a 
3,0 m do centro da esfera, sofreria uma repulsão de . A esfera é descarregada e cai livremente de 
uma altura de 750 m, adquirindo ao fim da queda uma energia de . Determine a massa específica 
do plástico da esfera. Dado: e 
 
 
 .