lista3_potencial_eletrico

Prévia do material em texto

1) Em um determinado relâmpago, a diferença de potencial entre uma nuvem e o 
solo é de 1 x 10
9
 V e a quantidade de carga transferida é de 30 C. (a) Qual a 
redução na energia dessa carga transferida? (b) Se toda essa energia pudesse ser 
usada para acelerar um automóvel de 1000 kg a partir do repouso, qual seria a 
velocidade final do automóvel? 
 
2) Uma partícula com carga +q está posicionada na origem. Uma partícula com 
carga -2q está localizada em x = 2m no eixo x. (a) Para qual valor de x o campo 
elétrico é zero? (b) Para qual valor de x o potencial elétrico é igual a zero? 
 
3) Duas partículas, cada uma com carga 2 µC, estão localizadas no eixo x. Uma 
está em x = 1 m e a oura em x = -1 m. Determine o potencial elétrico no eixo y, 
em y = 0,5 m. 
 
4) Um avião pode acumular carga elétrica durante o voo. Você já deve ter notado 
as extensões de metal em forma de agulha nas pontas das asas e na cauda de uma 
aeronave. Seu objetivo é permitir que a carga saia antes que o acúmulo alcance 
um nível excessivo. Ô campo elétrico em torno da agulha é muito maior que 
aquele em torno da fuselagem do avião, e pode se tornar grande o suficiente para 
produzir a ruptura dielétrica do ar, descarregando a aeronave. Para modelar esse 
processo, suponha que dois condutores esféricos carregados estejam conectados 
a um fio condutor longo e uma carga de 1,2 µC esteja posicionada no arranjo. 
Uma esfera representando a fuselagem do avião tem um raio de 6 cm. A outra, 
representando a ponta da agulha, tem um raio de 2 cm. (a) Qual é potencial de 
cada esfera? (b) Qual é o campo elétrico na superfície de cada esfera? 
 
5) As três cargas da figura 1 estão nos vértices de um triângulo isósceles. Calcule o 
potencial elétrico no ponto médio da base, considerando q = 7 μC. (2,0 pontos) 
figura 1 
 
Disciplina: Física -Eletricidade 
Professora: Rejane Cristina Dorn 
3ª Lista de exercícios 
 
6) Considere uma carga pontual q = 1μC, um ponto A a uma distância d1 = 2m de q 
e um ponto B a uma distância d2 = 1m. (a) Se estes pontos estiverem 
diametralmente opostos um do outro, como na figura 2(a), qual a diferença de 
potencial elétrico VA– VB (b) Qual será essa diferença de potencial elétrico se os 
pontos A e B estiverem localizados como na figura 2(b)? 
figura 2 
 
7) No retângulo da figura 3 os lados possuem comprimentos de 5 cm e 15 cm, q1 = 
-5 μC e q2 = 2μC. Com V= 0 no infinito, quais os potenciais elétricos (a) no 
vértice A e (b) no vértice B? (c) Qual o trabalho necessário para mover uma 
terceira carga q3 = 3μC de B para A ao longo de uma diagonal do retângulo? 
 figura 3 
 
8) Duas esferas metálicas minúsculas A e B de massas mA = 5g e mB = 10g 
possuem cargas positivas iguais a q = 5μC. As esferas estão ligadas por um fio 
não-desprezível de comprimento a = 1m, que é muito maior que os raios das 
esferas. (a) Qual a energia potencial elétrica do sistema? (b) Suponha que você 
corte o fio. Nesse instante, qual a aceleração de cada esfera? 
 
9) Na figura 4 qual o trabalho exigido para trazer a carga 5q do infinito ao longo da 
linha tracejada e colocá-la, como mostrado, próximo às duas cargas fixas 4q e -
2q? Adote a distância d = 1,4 cm e a carga q = 1,6 x 10
-19
C. 
figura 4 
 
10) Duas esferas metálicas, cada uma com raio de 3 cm, possuem uma separação de 
2 m de centro a centro. Uma delas possui uma carga de 1 x 10
-8
 C; a outra possui 
uma carga de -3 x 10
-8
 C. Suponha que a separação é grande o suficiente em 
relação ao tamanho das esferas para nos permitir considerar a carga sobre cada 
uma delas sendo distribuídas uniformemente (as esferas não afetam uma à 
outra). Com V = 0 no infinito, calcule (a) o potencial no ponto médio entre seus 
centros; (b) o potencial de cada esfera. 
 
 
Respostas 
 
1) (a) 3 x 1010 J; (b) 7,7 x 103 m/s; 
2) (a) 4,83 m; (b) 0,667 m. 
3) 32,2 kV. 
4) (a) 1,35 x 105 V; (b) 2,25 x 106 N/C e 6,74 x 106 N/C 
5) -11 MV. 
6) (a) -4500 V; (b) -4500 V; 
7) (a) 6 x 104 V; (b) -7,8 x 105 V; (c) 2,5 J; 
8) (a) 0,225 J; (b) aA = 45 m/s
2
, aB = 22,5 m/s
2
; 
9) 0; 
10) (a) -1,8 x 102 V; (b) V1= 2,9 x 10
3
 V, V2 = -8,9 x 10
3
 V;