Fisica 3 - Lista 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA
Centro de Cieˆncias Exatas e da Natureza
Departamento de F´ısica
F´ısica Geral III (2014.2) - Terceira Lista de Exerc´ıcios
Professor: Jorge Gabriel G. de S. Ramos
Primeira Questa˜o: A figura seguinte exibe um sistema de treˆs part´ıculas carregadas.
Move-se, mediante forc¸a externa, a part´ıcula de carga +q do ponto A para o ponto D. Determine
se a variac¸a˜o e´ positiva, negativa ou nula das seguintes quantiades: (i) o energia pontencial ele´trica
do sitema de treˆs part´ıculas, (ii) o trabalho executado pela forc¸a eletrosta´tica total na part´ıcula
que foi deslocada, devido a`s outras duas part´ıculas, e (iii) o trabalho feito pela forc¸a externa que
ocasionou o movimento? (iv) Quais as respostas de (i)-(iii) se o deslocamento fosse de B para C?
Segunda Questa˜o: Um gra´fico da componente x de um campo ele´trico como func¸a˜o de
x, em uma certa regia˜o do espac¸o, e´ exibido na figura seguinte. A escala do eixo verticla e´ fixada
em Exs = 20, 0 N/C. As componentes y e z do campo ele´trico sa˜o nulas em tal regia˜o. Se o
potencial na origem e´ 10 V, (i) Qual o potencial em x = 2, 0 m, (ii) qual o maior potencial ele´trico
positivo para pontos no eixo x no intervalo x ∈ [0, 6] m, e (iii) para qual valor de x o potencial
ele´trico e´ nulo?
Terceira Questa˜o: A figura seguinte mostra uma face definida por treˆs setores: (i) Um
anel fino de carga total −3, 0 µC que forma um c´ırculo de raio 6, 0 cm; (ii) Um arco de 90o fino,
de raio 4, 0 cm, conceˆntrico ao anel e de carga total 2, 0 µC; (iii) Um dipolo ele´trico com momento
de dipolo perpendicular a` linha radial e com magnitude 1, 28 × 10−21 C ·m. Qual e´ o potencial
ele´trico total no centro do anel?
Quarta Questa˜o: Uma distribuic¸a˜o linear na˜o-uniforme de carga e´ caracterizada pela
densidade λ = bx, onde b e´ uma constante, esta´ localizada no eixo x no intervalo 0 ≤ x ≤ 0, 20 m.
Se b = 20 nC/m2 e V = 0 no infinito, qual o potencial ele´trico na (i) origem e (ii) no ponto
y = 0, 15 m no eixo y?
Quinta Questa˜o: Dois planos infinitos na˜o-condutores carregados esta˜o posicionados par-
alelamente nos planos x = −50 cm e x = 50 cm. As densidades de carga nos planos sa˜o
−50 nC/m2 e 25 nC/m2, respectivamente. (i) Calcule a magnitude do potencial ele´trico como
func¸a˜o de x; (ii) Calcule a capacitaˆncia do sistema.
Sexta Questa˜o: A figura seguinte exibe treˆs circuitos abertos na presenc¸a de capacitores
carregados conforme a indicac¸a˜o. Apo´s cada circuito ser fechado, (i) determine se a carga do
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capacitor da esquerda aumenta, diminui ou continua o mesmo. Justifique sua resposta. (ii)
Calcule a capacitaˆncia equivalente para cada circuito.
Se´tima Questa˜o: A figura (a) seguinte mostra como a carga no capacitor 1 varia com a
diferenc¸a de potencial V entre as suas placas. A escala vertical e´ qs = 16, 0 µC e a escala
horizontal e´ Vs = 2, 0 V . A figura (a) tambe´m indica os gra´ficos de mesma natureza para os dois
outros capacitores com os seus respectivos ı´ndices no gra´fico. A figura (b) indica um arranjo com
os treˆs capacitores e uma bateria de 6, 0 V acoplada. Calcule a capacitaˆncia equivalente e a carga
armazenada no capacitor 2.
Oitava Questa˜o: A figura seguinte exibe uma bateria de diferenc¸a de potencial V acoplada a
capacitores com as capacitaˆncias definidas na figura. (i) Se apenas o interruptor S1 e´ fechado,
calcule a carga nos capacitores 1, 2, 3 e 4 individualmente. (ii) Se ambos os interruptores sa˜o
ligados, calcule as novas cargas em cada capacitor.