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Lista de exercícios de Física (Lei de Coulomb e Campo Elétrico). Contém 12 problemas com respostas (3 algarismos significativos) sobre forças e campos elétricos para cargas puntiformes e íons, configurações em quadrado, semicírculo e anel, e fios finitos/sem­i-infinito.

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Questões resolvidas

Calcule a força de atração entre um íon Ca2+ e um íon O2- cujos centros estão separados por uma distância de 1,25 nm.

Um fio semi-infinito localizado no eixo x positivo possui uma distribuição de carga elétrica uniforme igual a 2 nC/m. Determine o campo elétrico gerado por esse fio no eixo y positivo em y = 1 m.

Uma haste fina e isolante é carregada uniformemente com uma carga Q (Q > 0). A haste é dobrada na forma de um semicírculo de raio R. Encontre o campo elétrico no centro do semicírculo.

Um fio retilíneo localiza-se sobre o eixo x, entre x = -a e x = a. O fio possui uma distribuição de carga (positiva) uniforme A. Qual o campo elétrico atuando no eixo y negativo em y = -a.

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Questões resolvidas

Calcule a força de atração entre um íon Ca2+ e um íon O2- cujos centros estão separados por uma distância de 1,25 nm.

Um fio semi-infinito localizado no eixo x positivo possui uma distribuição de carga elétrica uniforme igual a 2 nC/m. Determine o campo elétrico gerado por esse fio no eixo y positivo em y = 1 m.

Uma haste fina e isolante é carregada uniformemente com uma carga Q (Q > 0). A haste é dobrada na forma de um semicírculo de raio R. Encontre o campo elétrico no centro do semicírculo.

Um fio retilíneo localiza-se sobre o eixo x, entre x = -a e x = a. O fio possui uma distribuição de carga (positiva) uniforme A. Qual o campo elétrico atuando no eixo y negativo em y = -a.

Prévia do material em texto

As respostas dos exercícios estão expressas com três algarismos significativos. 
 
1. Uma carga puntiforme de 5,00 μC está no eixo y em y = 3 cm, e uma segunda carga 
puntiforme de -5,00 μC está no eixo y em y = -3 cm. Determine a força elétrica em uma 
carga puntiforme de 2,00 μC que está no eixo y em y = 8 cm. 
 
2. Calcule a força de atração entre um íon Ca2+ e um íon O2- cujos centros estão separados 
por uma distância de 1,25 nm. 
 
3. Observando a figura abaixo calcule o módulo e a direção da força elétrica resultante 
sobre a carga +2q, situada no vértice inferior esquerdo do quadrado. Suponha que 
todas as cargas estejam em repouso, q = 1,13 C e a = 15,2 cm. 
 
 
4. Cinco cargas puntiformes idênticas, cada uma com carga Q estão igualmente espaçadas 
em um semicírculo de raio R como mostra a figura abaixo. Determine a força (em 
termos de k, Q e R) em uma carga q localizada em um ponto equidistante das cinco 
outras cargas. 
 
 
 
 
 
Física 3 – Lista 1 (Lei de Coulomb e Campo Elétrico) 
 
 
 
 
 
 
 
5. Duas partículas são mantidas fixas sobre o eixo x a partícula 1, de carga -2,00.10-7 C, no 
ponto x = 6,00 cm, e a partícula 2, de carga +2,00.10-7 C, no ponto x = 21 cm. Qual é o 
campo elétrico total a meio caminho entre as partículas, em termos de vetores 
unitários? 
 
6. Na figura abaixo, as quatro partículas formam um quadrado de lado a = 5,00 cm e têm 
cargas q1 = +10 nC, q2 = -20 nC, q3 = +20 nC e q4 = -10 nC. Qual é o campo elétrico no 
centro do quadrado, em termos dos vetores unitários? 
 
 
7. As cargas elétricas Q1 = 3 nC e Q2 = -1 nC localizam-se no eixo x em x = 1 m e x = 3 m, 
respectivamente. (a) Qual deve ser a posição de um ponto para que o campo elétrico 
nele resultante seja igual a zero? (b) Qual a posição de uma carga Q3= -4 nC se o campo 
elétrico na carga Q1 é nulo? 
 
8. Na figura abaixo as quatro partículas são mantidas fixas e têm cargas 𝑞1 = 𝑞2 = +5𝑒, 
𝑞3 = +3𝑒 e 𝑞4 = −12𝑒. A distância 𝑑 = 5,0 𝜇𝑚. Qual é o módulo do campo elétrico 
no ponto P? 
 
 
9. Um fio semi-infinito localizado no eixo x positivo possui uma distribuição de carga 
elétrica uniforme igual a 2 nC/m. Determine o campo elétrico gerado por esse fio no 
eixo y positivo em y = 1 m. 
 
10. Uma haste fina e isolante é carregada uniformemente com uma carga Q 
(Q > 0). A haste é dobrada na forma de um semicírculo de raio R. Encontre 
o campo elétrico no centro do semicírculo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11. Uma barra fina não-condutora, com uma distribuição uniforme de carga positiva Q, tem 
a forma de um círculo de raio R (figura). O eixo central do anel é o eixo z, com a origem 
no centro do anel. Determine o módulo do campo elétrico 
a) no ponto 𝑧 = 0; 
b) no ponto 𝑧 = ∞. 
 
 
 
12. Um fio retilíneo localiza-se sobre o eixo x, entre x = -a e x = a. O fio possui uma 
distribuição de carga (positiva) uniforme A. Qual o campo elétrico atuando no eixo y 
negativo em y = -a. 
 
 
Respostas 
 
1. �⃗�𝑅 = 28,6 𝑗̂ 𝑁 
2. 5,89. 10−10𝑁 
3. (2,4 𝑁; 𝜃 = −15 °) 
4. ((√2 + 1)
𝑘𝑄𝑞
𝑅2
𝑖̂) 
5. �⃗⃗�𝑅 = −6,39. 10
5𝑖̂ 
𝑁
𝐶
 
6. (�⃗⃗� = 1,02.105 ĵ 
𝑁
𝐶
) 
7. a) 𝑥 = 5,74𝑚 b) 𝑥 = −3,00𝑚 
8. 𝐸𝑅 = 0 
𝑁
𝐶
 
9. �⃗⃗�𝑅 = (−18,0𝑖̂ + 18,0𝑗̂) 
𝑁
𝐶
 
10. �⃗⃗�𝑅 =
2
𝜋
𝐾𝑄
𝑅2
𝑖̂ 
11. a)𝐸 =
𝑞𝑧
4𝜋𝜀0(𝑧2+𝑅2)
3
2⁄
 ; b) 𝐸 = 0 
12. �⃗⃗�𝑅 = −1,4𝑘
𝐴
𝑎
𝑗̂ 
𝑁
𝐶

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