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Lista de exercício Lei de Gauss 1. Um campo elétrico não uniforme é dado pela expressão: Onde a b e c são constantes. Determine o fluxo do campo elétrico que passa um uma superfície retangular contida no plano xy e com dois lados indo de x = 0 até x = w e y = 0 até y = h. 2. Um conjunto de cargas puntiformes q1, q2, q3, ..., qn, estão em posições fixas e criam um dado campo eletrostático no vácuo. Seja P um ponto qualquer, não ocupado por nenhuma destas cargas. Mostre que não é possível existir um ponto P tal que ao dispor uma carga q0 neste ponto ela fique em equilíbrio estável. Dica: As condições para existir um equilíbrio estável são que (i) a somatória das forças seja nula no ponto P (ii) para qualquer pequeno deslocamento deve haver uma força restauradora. 3. Uma carga está distribuída uniformemente através do volume de um cilindro infinitamente longo de raio R. (a) Mostre que para uma distância r do eixo do cilindro e com r < R, temos : Onde ρ é a densidade volumétrica de cargas no cilindro. (b) Escreva uma expressão para E quando r > R . 4. Uma placa espessa plana de espessura d possui uma densidade de carga volumétrica uniforme ρ. Determine a intensidade do campo elétrico em todos os pontos do espaço (a) tanto dentro (b) quanto fora da placa, em termos de x, com a distância medida a partir do centro da placa espessa. 5. A Figura 1 Mostra o módulo do campo elétrico do lado de dentro e do lado de fora de uma esfera com ums distribuição de carga positivas em função da distância do centro da esfera. A escala do eixo vertical é definida por Es = 5,0 x 10 7 N/C. Qual a carga da esfera? Figura 1 6. A Figura 2 mostra uma camada esférica com uma densidade volumétrica de cargas uniforme 3/84,1 mnC , raio interno a = 10,0 cm e raio externo b = 20,0 cm. Figura 2 Determine o módulo do Campo Elétrico em: (a) Em r = 0 ; (b) Em r = a/2,00 ; (c) Em r = a ; (d) Em r = 1,5a ; (e) Em r = b ; (f) Em r =3,00b ; 7. A Figura 3 mostra a seção reta de duas esferas de raio R, com distribuições volumétricas uniformes de cargas. O ponto p está sobre a reta que liga os centros das esferas e se encontra a uma distância r/2,00 do centro da esfera 1. Se o campo elétrico no ponto P é zero, qual é a razão q1/q2 entre a carga da esfera 2 e a carga da esfera 1? 8. Uma carga Q está distribuída uniformemente por todo o volume de uma esfera de raio R. (a) que fração da carga está contida em uma esfera de raio r = R/2,00 ? (b) Qual a razão entre o módulo do campo elétrico no ponto r = R/2,00e o módulo do campo elétrico na superfície da esfera? 9. Uma esfera de raio R envolve uma partícula de carga Q, localizada no seu centro. (a) Mostre que o fluxo do campo elétrico através de um tampão circular com meio-ângulo θ ( Figura 1) é igual a: Figura 3 (b) Qual é o fluxo para θ = π/2? e para θ = π ? 10. Suponha que uma carga elétrica q esteja localizada num ponto da superfície gaussiana esférica S, como mostra a Figura 4. (a) Mostre que o fluxo do campo elétrico, , desta carga através de S, vale metade do fluxo, , caso a carga estivesse no centro de S. (b) Mostre que uma casca esférica condutora de raio a carregada com carga Q tem o campo elétrico na sua superfície igual a : r a Q E ˆ 4 1 2 0 Figura 4
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