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FIS01182 – Física Geral – Eletromagnetismo Lista de Exercícios 3 Energia potencial elétrica, potencial elétrico, diferença de potencial em um campo elétrico uniforme e potencial elétrico de cargas pontuais Os problemas abaixo foram extraídos do capítulo 25 de: SERWAY, Raymond A., JEWETT, John W. Physics for Scientists and Engineers. 6. ed. Boston: Brooks/Cole, 2003. 1. (25.2) Um íon acelerado por uma diferença de potencial de 115 V sofre um aumento na sua energia cinética de 7,37×10−17 J. Calcule a carga do íon. Resposta: 6,41×10-19 C 2. (25.3) (a) Calcular a velocidade de um próton que é acelerado do repouso por uma diferença de potencial de 120 V. (b) Calcular a velocidade de um elétron que é acelerado pela mesma diferença de potencial. Resposta: (a) 1,52×105 m/s (b) 6,49×106 m/s 3. (25.5) Um campo elétrico uniforme de módulo de 250 V/m é dirigido no sentido positivo do eixo x. Uma carga de +12,0 μC move da origem até o ponto (x, y) = (20,0 cm; 50,0 cm). (a) Qual é a variação da energia potencial do sistema carga- campo? (b) Por qual diferença de potencial a carga se move? Resposta: (a) -6,00×10-4 J (b) -50,0V 4. (25.9) Um campo elétrico uniforme de módulo de 325 V/m é dirigido na direção y negativo, como mostrado na figura abaixo. As coordenadas do ponto A são (- 0,200, - 0,300) m, e as do ponto B são (0,400, 0,500) m. Calcule a diferença de potencial V B−V A , usando o caminho mostrado na figura. Resposta: 260 V 5. (25.23) Mostre que o trabalho necessário para colocar quatro cargas pontuais idênticas Q nos vértices de um quadrado de lado s é 5,41 k Q2/s . 6. (25.26) Duas esferas isolantes têm raios de 0,300 e 0,500 cm, massas de 0,100 e 0,700 kg e cargas uniformemente distribuídas de -2,00 e +3,00 μC. Elas são liberadas a partir do repouso, quando seus centros estão separados por 1,00 m. (a) Quais as velocidades delas quando colidem? (Dica: considere conservação da energia e do momento linear.) (b) E, se as esferas forem condutoras, as velocidades serão maiores ou menores do que as calculadas na parte (a)? Explique. Resposta: (a) 1,55 m/s (b) maiores 7. (25.34) Calcule a energia necessária para formar a configuração de cargas mostrada na figura abaixo, onde a = 0,200 m, b = 0,400 m e q = 6,00 μC. Resposta: -3,96 J
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