Exemplos de Campo Elétrico e Lei de Coulomb

Prévia do material em texto

Eletricidade e Magnetismo 
Prof. Frederico Ramos 
Exemplos 01 – Lei de Coulomb e Campo Elétrico 
 
(Exemplo 21.1) FORÇA ELÉTRICA VERSUS 
FORÇA GRAVITACIONAL 
Uma partícula α (alfa) é o núcleo do 
átomo de hélio. Ela possui massa 
m = 6,64 x 10-27 kg e carga q = + 2e. 
Compare a força de repulsão elétrica entre 
duas partículas α com a força de atração 
gravitacional entre elas. 
(Exemplo 21.3) SOMA VETORIAL PARA 
FORÇAS ELÉTRICAS COLINEARES 
Duas cargas puntiformes estão localizadas 
no lado positivo do eixo Ox de um sistema 
de coordenadas. A carga q1 = 1,0 nC está 
localizada a 2,0 cm da origem, e a carga 
q2 = - 3,0 nC está localizada a 4,0 cm da 
origem. Qual é a força total exercida por 
essas duas cargas sobre uma q3 = 5,0 nC 
localizada na origem? 
(Exemplo 21.4) SOMA VETORIAL PARA 
FORÇAS ELÉTRICAS EM UM PLANO 
Duas cargas puntiformes positivas iguais 
q1 = q2 = 2,0 µC estão localizadas em x = 0, 
y = 0,30 m e x = 0, y = - 0,30 m, 
respectivamente. Determine o módulo, a 
direção e o sentido da força elétrica total 
(resultante) que essas cargas exercem 
sobre uma terceira carga puntiforme 
Q = 4,0 µC em x = 0,40 m, y = 0. 
(Exemplo 21.6) VETOR DO CAMPO 
ELÉTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME 
Uma carga puntiforme q = - 8,0 nC está 
localizada na origem. Determine o vetor 
campo elétrico para o ponto do campo 
x = 1,2 m, y = - 1,6 m. 
(Exemplo 21.7) ELÉTRON EM UM CAMPO 
ELÉTRICO UNIFORME 
Quando os terminais de uma bateria são 
conectados a duas grandes placas 
condutoras paralelas, cargas distribuídas 
sobre as placas produzem um campo 
elétrico �⃗� aproximadamente uniforme na 
região entre as placas. Imagine placas 
horizontais separadas por uma distância de 
1,0 cm conectadas a uma bateria de 100 V 
e considere o módulo do campo elétrico 
dado por E = 1,0 x 104 N/C. Suponha que o 
vetor �⃗� seja orientado verticalmente de 
baixo para cima. (a) Calcule a aceleração de 
um elétron liberado do repouso na placa 
superior. (b) Calcule a velocidade escalar e 
a energia cinética do elétron quando ele 
atinge a placa inferior depois de percorrer 
1,0 cm. (c) Quanto tempo ele leva para 
percorrer essa distância? 
(Exemplo 21.9) CAMPO DE UM DIPOLO 
ELÉTRICO 
A distância entre duas cargas puntiformes 
q1 = + 12 nC e q2 = - 12 nC é igual a 0,10 m. 
Denomina-se dipolo elétrico um conjunto 
de duas cargas iguais, porém de sinais 
contrários. Determine o campo elétrico 
produzido por q1, por q2 e o campo elétrico 
resultante (a) no ponto a; (b) no ponto b; e 
(c) no ponto c. 
(Exemplo 21.10) CAMPO DE UM ANEL 
CARREGADO 
Um condutor em forma de anel com raio a 
possui carga Q distribuída uniformemente 
ao longo dele. Determine o campo elétrico 
em um ponto P situado sobre o eixo do 
anel a uma distância x de seu centro. 
(Exemplo 21.11) CAMPO PRODUZIDO POR 
UMA LINHA RETA COM CARGAS 
Uma carga elétrica positiva Q está 
distribuída uniformemente ao longo de 
uma linha reta de comprimento igual a 2a, 
situada no eixo Ou entre y = - a e y = + a. 
Determine o campo elétrico em um ponto 
P situado sobre o eixo Ox a uma distância x 
da origem.