ELTP120171 20180330123923

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Física Eletricidade e Magnetismo
2017-1
Prova AS1 - 30 Pontos Data: 18/04/2017 Duração: 100 minutos
Nome: RA:
Esta prova consiste de 6 páginas (incluindo esta página com as instruções) e 5 questões. Con�ra se
há alguma página faltando. Escreva seu nome e RA nos locais indicados.
Use apenas lápis, borracha, caneta e régua na resolução de suas questões. É permitido o uso de
calculadoras não-programáveis e da folha de consulta, desde que elaborada de próprio punho e em
folha de papel A4. Ela será conferida e grampeada junto à sua prova.
NÃO SERÁ PERMITIDO nenhum tipo de troca de material de qualquer tipo entre os alunos,
podendo o professor ANULAR a prova de quem o �zer.
DESLIGAR os celulares antes do início da prova. Qualquer perturbação na aplicação da prova
devido ao manuseio ou barulho de um celular ocasionará o anulamento automático da prova do
portador do aparelho.
Os cálculos referentes a cada questão devem ser mostrados durante sua resolução com riqueza de
detalhes, conforme as seguintes regras:
• Ao usar alguma equação que foi deduzida em sala
de aula durante as aulas teóricas, escrevê-la pri-
meiro em sua forma literal, para depois reali-
zar a substituição do valor numérico de cada gran-
deza. O não cumprimento desse item ocasionará
uma perda de pontos ainda que a resposta es-
teja correta.
• Organize a sua resposta de maneira compreen-
sível. Cálculos espalhados pela página de maneira
aleatória e incoerente resultarão em uma GRANDE
perda de pontos.
• Respostas misteriosas sem os devidos cálculos que
a comprovem, mediante raciociocínio lógico cor-
reto e coerente serão desconsideradas, ainda que
a resposta �nal esteja correta.
• Ausência de unidades físicas na resposta �nal de
cada problema ocasionarão uma perda automática
de 0,5 pontos por resposta sem unidade.
Não escreva na tabela à direita.
Questão Valor Nota
1 6
2 6
3 6
4 6
5 6
Total: 30
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1. (6 pontos) Força elétrica, Campo Elétrico e Potencial Elétrico: Duas cargas puntiformes
positivas são colocadas a 40 cm uma da outra. Os módulos das cargas elétricas são iguais a
q1 = 2,8 nC e q2 = 1,4 nC.
(a) (2 pontos) Calcule a força de atração mútua entre as duas cargas.
(b) (2 pontos) Determine o ponto, entre as duas cargas, onde o campo elétrico é nulo.
(c) (2 pontos) Calcule o potencial elétrico no ponto central entre as duas cargas.
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2. (6 pontos) Eletrização e Lei de Gauss:. Uma esfera de alumínio de área super�cial igual
a 5,0 cm
2
é carregada com 5,0 µC de carga positiva. Em seguida, essa esfera é colocada em
contato com uma esfera de cobre, de raio duas vezes maior do que o da esfera de alumínio.
As esferas podem ser manuseadas com ajuda de suportes isolantes de forma que a variação de
carga em cada esfera devem-se apenas aos processos de eletrização.
(a) (2 pontos) Determine a carga �nal de cada esfera após a eletrização por contato.
(b) (2 pontos) Usando a Lei de Gauss, determine o campo elétrico no interior da esfera de
alumínio.
(c) (2 pontos) Usando a Lei de Gauss, determine o campo elétrico no exterior da esfera de
alumínio, a 2,0 cm de sua superfície.
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3. (6 pontos) Densidade de corrente: Um �o condutor de prata tem comprimento igual a 2,0 m
e transporta uma corrente de 1,5 A. O diâmetro do �o é de 0,50 mm e a prata tem 5,8 × 1028
elétrons livres por metro cúbico de material.
(a) (3 pontos) Determine a velocidade de arraste dos elétrons no �o. Dado: Carga elementar:
1,6 × 10−19 C.
(b) (1 ponto) O tempo, em horas, que será necessário para que um elétron atravesse o �o.
Dado: l = vt (l = comprimento do �o).
(c) (2 pontos) Quando um elétron é acelerado por uma diferença de potencial, sua velocidade
pode chegar à ordem de aproximadamente 10
6
m/s. Por que a velocidade de arraste dentro
do �o é tão pequena?
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4. (6 pontos) Força Eletromotriz e Lei de Ohm: No circuito abaixo, a força eletromtriz da
bateria é �=24,0 V, a resistência interna da bateria é r=1,5 Ω e o resistor conectado à bateria
tem resistência R=10 Ω. Um voltímetro (indicado na �gura por V) é conectado em paralelo
com o conjunto e um amperímetro (indicado na �gura por A) é conectado em série. Suponha
que ambos são ideais e não afetam o funcionamento do circuito.
(a) (1 ponto) Suponha que a chave S esteja aberta. Qual a leitura do voltímetro?
(b) (1 ponto) Qual a leitura do amperímetro?
(c) (2 pontos) Quando a chave S for fechada, qual será a nova leitura do amperímetro?
(d) (2 pontos) Qual será a nova leitura do voltímetro com a chave S fechada?
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5. (6 pontos) Resistência e resistividade: Um �o condutor de 3,0 m de comprimento possui
área de seção transversal igual a 2,5 × 10−7 m2. A variação da tensão aplicada no �o em função
da corrente elétrica é mostrada no grá�co abaixo.
(a) (2 pontos) Determine a resistência elétrica do �o. Esse condutor é ohmico?
(b) (2 pontos) Determine a resistividade do �o.
(c) (2 pontos) A resistividade do cobre é de 1,47 × 10−8 Ωm. Isso signi�ca que o material
de que é feito esse �o é melhor ou pior condutor do que o cobre? JUSTIFIQUE SUA
RESPOSTA.