Lista de Exercícios - Potencial Elétrico e Capacitores

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Lista de Exercícios 
Potencial Elétrico e Capacitores 
 
1- Suponha que, em um relâmpago, a diferença de potencial entre uma nuvem e a terra é 1,0 × 
109 V e a carga transferida pelo relâmpago é 30 C. 
a) Qual é a variação da energia da carga transferida? 
b) Se toda a energia liberada pelo relâmpago pudesse ser usada para acelerar um carro de 
1000 kg, qual seria a velocidade final do carro? 
 
2- Qual é o potencial elétrico produzido pelas quatro partículas da figura no ponto P, se V = 0 no 
infinito, q = 5,00 fC e d = 4,00 cm? 
 
 
 
 
 
 
3- Na figura, quando um elétron se desloca de A para B ao longo de uma linha de campo 
elétrico, o campo elétrico realiza um trabalho de 3,94 × 10−19 J. Qual é a diferença de 
potencial elétrico. Dado: carga do elétron = 
−1,6 . 10−19𝐶. 
a)𝑉𝐵 − 𝑉𝐴 
b) 𝑉𝐶 − 𝑉𝐴 
 c) 𝑉𝐶 − 𝑉𝐵 
 
 
4- Uma barra de plástico tem a forma de uma circunferência de raio R = 8,20 cm. A barra 
possui uma carga Q1 = +4,20 pC uniformemente distribuída ao 
longo de um quarto de circunferência e uma carga Q2 = −6Q1 
distribuída uniformemente ao longo do resto da circunferência 
figura. Com V = 0 no infinito, determine o potencial elétrico 
a) no centro C da circunferência; 
b) no ponto P, que está no eixo central da circunferência a uma 
distância D = 6,71 cm do centro. 
 
5- Duas placas paralelas condutoras, de grande extensão, estão separadas por uma distância de 
12 cm e possuem densidades superficiais de cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos 
nas faces internas. Uma força eletrostática de 3,9 × 10−15 N age sobre um elétron colocado na 
região entre as duas placas. (Despreze o efeito de borda.) 
a) Determine o campo elétrico na posição do elétron. 
b) Determine a diferença de potencial entre as placas. 
 
6- Uma placa infinita isolante possui uma densidade superficial de carga σ = 0,10 μC/m2 em uma 
das faces. Qual é a distância entre duas superfícies equipotenciais cujos potenciais diferem 
de 50 V? 
 
7- Considere uma partícula com carga q = 1,0 μC, o ponto A a uma distância d1 = 2,0 m da partícula 
e o ponto B a uma distância d2 = 1,0 m da partícula. 
a) Se A e B estão diametralmente opostos, como na figura a, qual é a diferença de potencial 
elétrico VA − VB? 
b) Qual é a diferença de potencial elétrico se A e B estão localizados como na figura b? 
 
 
 
 
 
8- Um capacitor de placas paralelas possui placas circulares com um raio de 8,20 cm, separadas 
por uma distância de 1,30 mm. (a) Calcule a capacitância. (b) Qual será a carga das placas se 
uma diferença de potencial de 120 V for aplicada ao capacitor? 
 
9- Pretende-se usar duas placas de metal com 1,00 m2 de área para construir um capacitor de 
placas paralelas. (a) Qual deve ser a distância entre as placas para que a capacitância do 
dispositivo seja 1,00 F? (b) O dispositivo é fisicamente viável? 
 
10- Um capacitor de placas paralelas cujo dielétrico é o ar é carregado com uma diferença de 
potencial de 600 V. A área das placas é 40 cm2 e a distância entre as placas é 1,0 mm. 
Determine (a) a capacitância, (b) o valor absoluto da carga em uma das placas, (c) a energia 
armazenada, (d) o campo elétrico na região entre as placas e (e) a densidade de energia na 
região entre as placas. 
 
11- Como engenheiro de segurança, o leitor precisa emitir um parecer a respeito da prática de 
armazenar líquidos condutores inflamáveis em recipientes feitos de material isolante. A 
companhia que fornece certo líquido vem usando um recipiente cilíndrico, feito de plástico, de 
raio r = 0,20 m, que está cheio até uma altura h = 10 cm, menor que a altura interna do recipiente 
(figura). A investigação do leitor revela que, durante o transporte, a superfície externa no 
recipiente adquire uma densidade de carga negativa de 2,0 μC/m2 (aproximadamente 
uniforme). Como o líquido é um bom condutor de eletricidade, a carga do recipiente faz com 
que as cargas do líquido se separem. (a) Qual é a carga negativa induzida no centro do líquido? 
(b) Suponha que a capacitância da parte central do líquido em 
relação à terra seja 35 pF. Qual é a energia potencial associada à 
carga negativa desse capacitor efetivo? (c) Se ocorre uma 
centelha entre a terra e a parte central do líquido (através do 
respiradouro), a energia potencial pode alimentar a centelha. A 
energia mínima necessária para inflamar o líquido é 10 mJ. Nessa 
situação, o líquido pode pegar fogo por causa de uma centelha? 
 
12- Um capacitor de placas paralelas tem uma capacitância de 100 pF, uma área das placas de 
100 cm2 e um dielétrico de mica (κ = 5,4) que preenche totalmente o espaço entre as placas. 
Para uma diferença de potencial de 50 V, calcule (a) o módulo E do campo elétrico no interior 
do dielétrico, (b) o valor absoluto da carga livre nas placas. 
 
13- Duas placas paralelas de 100 cm2 de área recebem cargas de mesmo valor absoluto, 8,9 × 
10−7 C, e sinais opostos. O campo elétrico no interior do dielétrico que preenche o espaço 
entre as placas é 1,4 × 106 V/m. (a) Calcule a constante dielétrica do material. (b) Determine o 
módulo da carga induzida nas superfícies do dielétrico. 
 
 
 
Gabarito 
1- 𝑎) 30 𝐺𝐽; 𝑏) 7746 𝑚/𝑠 
2- 0,56 𝑚𝑉 
3- 𝑎)2,46 𝑉; 𝑏) 2,46 𝑉; 𝑐) 0𝑉 
4- 𝑎) − 2,30 𝑉; 𝑏) − 1,78 𝑉 
5- a) 2,4. 104𝑁/𝐶; b) 2,9. 103 𝑉 
6- 8,8. 103 𝑚 
7- a)−4,5103𝑉 b)−4,5103𝑉 
8- 𝑎) 144 𝑝𝐹; 𝑏)1,73 . 10−8 𝐶 
9- a) 8,85 . 10−12𝑚; 𝑏)Não, menor que o diâmetro de um átomo (10−10m) 
10- 𝑎) 3,5 . 10−11𝐹; 𝑏)2,1 . 10−8𝐶; 𝑐) 6,3 . 10−6𝐽; 𝑑)6 .
105𝑁
𝑐
; 𝑒)1,6
𝐽
𝑚3
 
11- 𝑎) 0,5 . 10−6𝐶; 𝑏)3,6 . 10−3𝐽; 𝑐) Não 
12- 𝑎) 1 . 104
𝑁
𝐶
; 𝑏)5 . 10−9𝐶 
13- 𝑎) 7,2; 𝑏) 7,7 𝜇𝐶