Lista de Exercícios 2 - Física III.pdf

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Prof. MSc. Daniel Carlos 
Engenheiro Eletricista 
CREA-RN nº 211488381-7 
daniel.crisostomo@unp.br 
 
 
Disciplina: Física III 
Aluno: ________________________________________________________________ 
II Lista de Exercícios 
Lei de Gauss 
1. Um disco com raio igual a 0,10 m está orientado de modo que seu vetor unitário 
normal n forme um ângulo de 30o com um campo elétrico uniforme E, cujo módulo 
é igual a 2,0 x103 N/C. 
(a) Qual é o fluxo elétrico através do disco? 
(b) Qual é o fluxo elétrico através do disco depois que ele gira e passa a ocupar uma 
posição perpendicular ao vetor E? 
(c) Qual é o fluxo elétrico através do disco quando sua normal é paralela ao vetor 
E? 
 
2. Uma carga puntiforme e colocada no centro de uma superfície gaussiana 
esférica. O valor do fluxo Φ mudara 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? 
(e) uma segunda carga for colocada próxima, é fora, da esfera original? 
(f) uma segunda carga for colocada dentro da superfície gaussiana? 
 
3. Uma carga puntiforme de 1.8 µC encontra-se no centro de uma superfície 
gaussiana cubica de 55 cm de aresta. Calcule o valor Φ através desta superfície. 
 
 
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4. Uma linha infinita de cargas produz um campo de 4.5 × 104 N/C a uma distância 
de 2 m. Calcule a densidade linear de carga sobre a linha. 
 
5. Enuncie o que é a blindagem eletrostática, explicando sua utilidade em um 
exemplo aplicável na engenharia elétrica. 
 
6. Contextualize o poder das pontas, em uma aplicação em engenharia. 
 
Potencial Elétrico 
7. Um próton (carga + e = 1,602 x10–19 C) se move ao longo de uma linha reta de um 
ponto a até um ponto b no interior de um acelerador linear, sendo d = 0,50 m a distância 
percorrida. O campo elétrico é uniforme ao longo dessa linha e possui módulo E = 1,5 X 
107 V/m = 1,5 X 107 N/C no sentido de a para b. Determine: (a) a força sobre o próton; 
(b) o trabalho realizado sobre ele pelo campo elétrico; (c) a diferença de potencial Va – 
Vb. 
8. Uma carga igual a +28,0 nC está em um campo elétrico uniforme orientado 
verticalmente de baixo para cima e que possui módulo igual a 4,00 x 104 V/m. Qual é o 
trabalho realizado pela força elétrica quando a carga se desloca: a) 0,450 m para a direita? 
b) 0,670 m de baixo para cima? 
9. Duas placas paralelas metálicas possuem cargas iguais de sinais opostos. A distância 
entre as placas é 45 mm e a diferença de potencial (ddp) entre elas é 360 V. Qual é o 
módulo do campo elétrico entre as placas? Qual é o módulo da força que este campo 
elétrico exerce sobre uma carga de + 2,4 nC? 
10. O que é o efeito corona, e onde pode ser evidenciado sua ocorrência? 
Capacitância 
11. Um capacitor possui capacitância igual a 7,28 μF. Que quantidade de carga deve ser 
colocada em cada uma de suas placas para produzir uma diferença de potencial entre as 
placas igual a 25,0 V 
12. Um capacitor com placas paralelas no ar possui capacitância igual a 245 pF e um 
módulo de carga de 0,148 NC em cada placa. A distância entre as placas é igual a 0,328 
mm. (a) Qual é a diferença de potencial entre as placas? (b) Qual é a área de cada placa? 
(c) Qual é o módulo do campo elétrico entre as placas? (d) Qual é a densidade de carga 
em cada placa? 
13. Um capacitor é constituído de dois cilindros ocos, coaxiais, de ferro, um dentro do 
outro. O cilindro interno possui carga negativa e o externo, carga positiva; o módulo da 
carga sobre cada um é 10,0 pC. O cilindro interno possui raio de 0,50 mm, o externo de 
 
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5,0 mm, e o comprimento de cada cilindro é de 18,0 cm. (a) Qual é a capacitância? (b) 
Qual é a diferença de potencial aplicado necessário para produzir essas cargas nos 
cilindros? 
14. Um capacitor esférico é formado por dois condutores esféricos concêntricos separados 
pelo vácuo. A superfície esférica interna possui raio de 15,0 cm e a capacitância é igual a 
116 pF. (a) Qual é o raio da superfície esférica externa? (b) Se a diferença de potencial 
entre as esferas for igual a 220 V, qual será o módulo da carga de cada esfera? 
15. Para o sistema de capacitores mostrado na figura, ache a capacitância equivalente (a) 
entre b e c, e (b) entre a e c. 
 
16. Na Figura abaixo, cada capacitor possui C = 4,0 μF e Vab = +28,0 V. Calcule (a) a 
carga de cada capacitor; (b) a diferença de potencial através de cada capacitor; (c) a 
diferença de potencial entre os pontos a e d. 
 
17. Um capacitor com placas paralelas possui capacitância igual a 920 pF. A carga em 
cada placa é de 2,55 NC. (a) Qual é a diferença de potencial entre as placas? (b) Caso a 
carga fosse mantida constante, qual seria a diferença de potencial entre as placas se a 
distância entre elas dobrasse? (c) Qual é o trabalho necessário para duplicar essa distância. 
18. Um capacitor com placas paralelas possui capacitância C0 = 5,0 pF, quando existe ar 
entre as placas. A distância entre as placas é igual a 1,50 mm. (a) Qual é o módulo máximo 
 
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de carga Q que pode ser colocado em cada placa, se o campo elétrico na região entre as 
placas não exceder a 3,0 x 104 V/m? (b) Um dielétrico com K = 2,70 é inserido entre as 
placas do capacitor, preenchendo completamente o volume entre elas. Qual passa a ser o 
módulo máximo de carga em cada placa, se o campo elétrico 
entre elas não exceder a 3,0 x 104 V/m 
19 Suponha que cada uma das placas paralelas na Figura 24.15 possua uma área igual a 
2000 cm2 e que a distância entre as placas seja igual a 1,0 cm. O capacitor está conectado 
a uma fonte de alimentação e é carregado até que a diferença de potencial atinja um valor 
V0 = 3000 V = 3,0 kV. A seguir, ele é desconectado da fonte de alimentação e uma camada 
de um material plástico isolante é inserida entre as placas do capacitor, preenchendo 
completamente o espaço entre elas. Verificamos que a diferença potencial diminui para 
1000 V, enquanto a carga de cada capacitor permanece