Atividades lei Coulomb

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Atividades lei Coulomb
1. Duas cargas elétricas Q1= 1 estão separadas por uma distância
 de 0,3 m no vácuo. Determine a intensidade da força elétrica de repulsão entre as cargas.
R: A força é F=kQ1Q2/d²
Q1=1MC=1.10^6C
Q2=4mC=4.10^-6C
K=9.10^9Nm²C^-2
d=0,3m=3.10^-1m
Então, substituindo, temos:
F=9.10^9.10^6.4.10^-6/(3.10^-1)²  corta 10^6 com 10^-6
F=9.4.10^9/9.10^-2 cortando 9 com 9 e passando o 10^-2 pra cima, fica:
F=4.10^9.10^2
F=4.10^11N ou 0,4.10^12N.
2. Duas cargas elétricas Q1= 15 estão separadas por uma distância de 0,1 m no vácuo. Determine a intensidade da força elétrica de repulsão existentes entre as cargas.
R: F = (k . Q1 . Q2 ) / d^2
k = permeabilidade do meio.
F = (9 . 10^9 . 15 . 10^-6 . 40 . 10^-6) / 0,1^2
F = (5400 . 10^-3) / 0,1^2
F = 5,4 / 0,01
F = 540 N ou 5,4.10^2 N
3. . Duas cargas elétricas Q1= .10-6-6 estão separadas por uma distância de 0,2 m no vácuo. Determine a intensidade da força elétrica de atração existentes entre as elas.
Atenção: Os sinais de cargas são utilizados para descobrimentos se a força elétrica é de atração ou de repulsão. Assim, você não precisa coloca-los na suas contas.
R: F=9.10^9 . 9.10^-6 . 4.10^-6 / 0,2^2
 F=0,324/0,04
F = 8,1 N 
4. . Duas cargas elétricas Q1= 15 estão separadas por uma distância de 0,1 m no vácuo. Determine a intensidade da força elétrica de entre as cargas.
R: F = (k . Q1 . Q2 ) / d^2
F = (9 . 10^9 . 15 . 10^-6 . 150. 10^-6) / 0,1^2
F = (20250 . 10^-3) / 0,1^2
F = 20,2 / 0,01
F = 2020 N ou 2.10^3 N
5. Duas cargas elétricas puntiformes positivas e iguais a Q estão separadas por uma distancia de 30,0 cm no vácuo. Elas sofrem uma força de repulsão mútua de intensidade 4,0 x 10-1 N. Determine a carga Q. Dados K = 9,0 109 N.
R: E= k.Q/r*2 onde Q é em módulo
4.10*-1 = 9.10*-9.x/15*2
4.10*-1.15*2 = 9.10*-8x
900.10*-1 = 9.10*-8x
900/9 = 100 como ó divisao diminui os expoentes -1 - (-8) = 7
9.10*7 = x = Q
6. Calcule o valor da força elétrica entre duas pequenas esferas (cargas puntiformes) que distan 0,2 m, estão no vácuo e possuem quantidades de cargas Q1 = 5,0 x 10 -6 C e Q2 = - 8,0 x 10 -6 C. Represente por meio de um esquema as duas cargas e o vetor força elétrica que atua em cada uma .
Observação: Considere a constante K = 9,0 10 9 N. m2/c2 e, conforme estabelece a terceira a rr terceira lei de Newton, a força que Q1 exerce em Q2 exerce em Q2 (F 1 – 2) de módulo igual à que Q2 exerce em Q1. (F2 -1).
R: F = (k . Q1 . Q2 ) / d^2
F = (9 . 10^9 . 5 . 10^-6 . -8. 10^-6) / 0,2^2
F = (-360. 10^-3) / 0,2^2
F = -360.10^-3 / 0,04
F = 9000.10^-3 N ou 9 N
7. Utilize os dados do exercício anterior para determinar o campo elétrico criado por:
a) Q1 no ponto em que está Q2.
b) Q2 no ponto em que esta Q1.
1. Determine a intensidade do Potencial Elétrico produzido por uma carga elétrica de 13 nC, localizada no vácuo, a uma distância de 1dm da carga.
R: U = 9.10⁹.13.10-9  / (0,1)2
U = 117.10⁹⁻9 / 0,01
U = 117 V / 0,01
U = 11700V ou 1,17.104 V/M
2. Determine a intensidade do Potencial Elétrico produzido por uma carga elétrica de 9 µC, localizada no vácuo, a uma distância de 3 dm da carga
R: U = 9.10⁹.9.10-6  / (0,3)2
U = 81.10⁹⁻6 / 0,09
U = 81.103 V / 0,09
U = 900.103V ou 9.105 V/M
3. Determine a intensidade do Potencial Elétrico produzido por uma carga elétrica de 3 mC, localizada no vácuo, a uma distância de 2mm da carga
R: U = 9.10⁹.3.10-3  / (0,002)2
U = 27.10⁹⁻3 / 0,000004
U = 27.106 V / 0,000004
U = 6750000.106V ou 6,75.1012 V/M
4. Determine a intensidade do Potencial Elétrico produzido por uma carga elétrica de 15 µC, localizada no vácuo, a uma distância de 5cm da carga.
R: U = 9.10⁹.15.10-6  / (0,05)2
U = 135.10⁹⁻6 / 0,0025
U = 135.103 V / 0,0025
U = 54000.103V ou 5,4.107 V/M
5. Determine a intensidade do Potencial Elétrico produzido por uma carga elétrica de 300 nC, localizada no vácuo, a uma distância de 9mm da carga.
R: U = 9.10⁹.300.10-9  / (0,009)2
U = 2700.10⁹⁻9 / 0,000081
U = 2700 V / 0,000081
U = 33333333 V ou 3,3.107 V/M
Atividade de Caderno INTENSIDADE DA CORRENTE
1.	Alimentando-se um aparelho elétrico com uma tensão de 220V, ele consumirá uma potência de 110W. Com essas informações, determine a intensidade de corrente elétrica que o percorre. Resp.: I = 0,5 A
P = U.i
110 = 220.i
i = 110/220
i = 1/2
i = 0,5A
2.	Imagine que você precisa comprar disjuntores. Há à sua disposição modelos de 10 A, 12 A e 20 A. Qual você escolheria para instalar um chuveiro de 2800 W de potência e 220 V de tensão? Resp. I 12,7 disjuntor de 20 A
i = ?
P = 2800W
VAB = 2200V
P = i. VAB
2800 = i. 220
i = 2800/220
i = 12,72A
O disjuntor deve ser o de 20A
3.	Um fusível de 30 A foi instalado em uma rede elétrica de 110 V. Quantas lâmpadas de 60 W podem ser ligadas ao esmo tempo nessa instalação sem que o fusível “queime”? Resp.: 55 lâmpadas.
P = V.i 
60 = 110.i
60/110 = i
i = 0,54
numero de lampadas: 30/0,54
numero de lampadas: 55
4.	Um aparelho resistivo consome uma potência de 2 200 W quando submetido a uma tensão de 220 V. Qual será a corrente elétrica no circuito desses aparelhos e qual será seu consumo em kwh se utilizado por quatro horas durante cinco dias?
Resp.: I = 10 A 
P=2200 W=2,2kw
U=220V
P=IU
2200=220i
i=2200/220
i=10 A
∆t=4x5=20h
E=P∆t
E=2,2(20)
E=44 kwh
5.	O custo mensal do consumo de energia de uma torneira elétrica ligada por aproximadamente duas horas por dia é R$ 27,00. Sabendo que a tarifa cobrada por kwh é de R$ 0,30, determine a potência dessa torneira.
Resp.: P 1500 W
d ----- 2h
30d ---- x
x = 60h ( tempo de consumo mensal )
1kwh ---- 0,3R$
x ----------- x'
x' = 90kwh
P = 90kwh / 60h
P = 1,5kw
P = 1500w
6.	Submetido a uma tensão de 120 V, um aparelho resistivo consome uma potência de 60W. Calcule:
a)	A corrente elétrica do aparelho. Resp.: 0,50 A
P = i . U
60 = i . 120
i = 60/120
i = 6/12
i = 3/6
i = 1/2
i = 0,5 A
b)	A energia elétrica (em kwh) consumida em 10 horas. Resp.: 0,60 kwh
1 kW --- 1000 W
   x    ---  60 W
x = 0,06 kW
En = P . Δt
En = 0,06 . 10
En = 0,6 kWh
7.	Suponha que você conheça a corrente elétrica do circuito de uma torradeira, a tensão a que ela está submetida, a energia elétrica transformada em energia térmica e o tempo que permanece ligada. Sugira duas maneiras de calcular sua potência elétrica.
Resp: Interpretação ?
1)Potência é igual a corrente elétrica do circuito, multiplicado pela sua tensão
P = i . u
2)Potência também pode ser a tensão elevada ao quadrado, dividida pela resistência que há no circuito
P = U²/ R
Atividade de aula
1. A densidade de corrente em um fio cilíndrico de raio R = 4,0 mm é uniforme em uma seção transversal do fio e vale J = 4,0×105 A/m2. Qual a corrente que atravessa a porção externa do fio entre as distâncias radiais R/2 e R? 
Resp.: I 3,9 A
A'= At - Ai = pi*R^2 - pi ( R/2)^2 =  3*pi/4 *R^2
A'= 9,942 *10^-6 M^2
i= J*A' = 2810^5 * ( 9,942 *10^-6 )
i = 3,9A
2. O fusível de um circuito elétrico é um fio projetado para fundir, abrindo o circuito, se a corrente ultrapassar um certo valor. Suponha que o material a ser usado em um fusível funda quando a densidade de corrente ultrapassa 440 A/cm2. Que diâmetro do fio cilíndrico deve ser usado para fazer um fusível que limite a corrente em 0,5A?.
 Resp.: d = 0,38 mm
440---------------10000cm²
0,5---------------x
440x=5000
x=5000/440
x=11,36 cm² (Área)
A=pi.r²
11,36=3,14.r²
r²=11,36/3,14
r²=3,62
r=1,90
d=2.r
d=2.1,9
d=3,8 cm
2. A maioria dos relógios digitais é formada por um conjunto de quatro displays, compostos por sete filetes luminosos. Para acender cada filete, é necessária uma corrente elétrica de 10 miliamperes.
O primeiro e o segundo displays do relógio ilustrado a seguir indicam as horas, e o terceiro e o quarto indicam os minutos.
Admita que esse relógio apresente um defeito, passando a indicar, permanentemente, 19 horas e 06 minutos. A pilha que o alimenta está totalmente carregada e é capaz de fornecer uma carga elétrica total de 720 coulombs, consumida apenas pelos displays. O tempo, em horas, para a pilhadescarregar totalmente é igual a:
a) 0,2 
b) 0,5 
c) 1,0 x 
d) 2,0
Como temos, ao todo, 20 filetes ligados, teremos uma corrente elétrica total igual a:
 i = 20 x 10 mA = 200 mA = 0,2 A. 
 A quantidade de carga elétrica dada vale Δq= 720 C, portanto:
 i = Δq/Δt
 0,2 = 720/Δt
 Δt = 3600 segundos ou 1 hora.