Lei de Coulomb e Campo Elétrico  - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Botafogo
Botafogo8 de Março de 2013

Lei de Coulomb e Campo Elétrico - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

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Apostilas e exercicios de Física da Universidade Técnologica Federal do Paraná sobre o estudo da Lei de Coulomb e Campo Elétrico.
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1

INSTITUTO DE FÍSICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III – FIS123

1a Lista de Exercícios Lei de Coulomb e Campo Elétrico

1. Você dispõe de duas esferas de metal montadas em um suporte portátil de material isolante. Descubra

um modo de carregá-las com quantidades de carga iguais e de sinais opostos. Você pode usar uma barra

de vidro atritando-a com um pedaço de seda, mas não pode tocar as esferas com a mesma. É necessário

que as esferas sejam do mesmo tamanho?

2. Se uma barra de vidro carregada for mantida próxima à extremidade

de uma barra de metal descarregada, como nos mostra a figura, os

elétrons deslocam-se para uma das extremidades, conforme indicado.

(a) Explique por que cessa o fluxo de elétrons se praticamente existe

uma quantidade ilimitada deles na barra. (b) Existe alguma força de

origem elétrica atuando na barra de metal?

3. Duas cargas puntiformes livres +q e +4q estão afastadas por uma distância L. Uma terceira carga é,

então, colocada de tal modo que todo o sistema fica em equilíbrio. (a) Determine a posição, o módulo e o

sinal da terceira carga. (b) mostre que o equilíbrio é instável.

4. Duas esferas condutoras idênticas, mantidas fixas, atraem-se com uma força eletrostática de módulo

igual a 0,108 N quando separadas por uma distância de 50,0 cm. As esferas são então ligadas por um fio

condutor fino. Quando o fio é removido, as esferas se repelem com uma força eletrostática de 0,036 N.

Quais eram os valores iniciais das cargas sobre as esferas?

5. Duas pequenas esferas condutoras de massa m estão suspensas por dois fios

de seda de comprimento L e possuem a mesma carga q, como é mostrado na

figura. Considerando que o ângulo θ é tão pequeno que sua tangente possa ser

substituído pelo seno e se x é a distância entre as esferas, (a) Mostre que para

esta aproximação no equilíbrio teremos:

312

2

/

  

   

 =

mg

Lq x

oπε .

(b) Sendo L = 120 cm; m = 10 g e x = 5 cm, quanto vale q?

6. Dois balões iguais de massa desprezíveis, cheios de hélio, presos a uma

massa de 5 g, flutuam em equilíbrio, como se vê na figura. Há uma carga Q

em cada balão. Determine o valor de Q.

θ θ LL

xq q

m = 5 g

Q Q

60 cm

100 cm

docsity.com

2

q = -2q1q3

q = -2q2 P a

a

7. Calcule o campo elétrico:

a. No eixo de um dipolo elétrico. Estude o caso onde a distância r é muito maior que a distância que separa

as cargas.

b. Em um ponto P situado a uma distância R de uma barra fina de comprimento L, cuja densidade linear de

cargas é constante e vale λ. Estude o caso onde P se encontra sobre uma reta perpendicular à barra e

que passa: (b1) pelo seu ponto médio, (b2) por uma de suas extremidades. Determine também o campo

produzido por uma barra infinita.

c. Sobre o eixo de um anel carregado com densidade linear de cargas λ.

d. Sobre o eixo de um disco carregado com densidade superficial de cargas σ. Determine o campo

produzido por um plano infinito

8. O sistema de cargas mostrado na figura é denominado

quadrupolo elétrico. Determine o campo elétrico (módulo, sentido

e direção) para um ponto localizado na coordenada )0,(x , isto é,

para um ponto qualquer do eixo x.

9. Um elétron tem seu movimento restrito ao longo do eixo de um anel carregado, discutido na questão 7c.

Mostre que o elétron pode sofrer pequenas oscilações através do centro do anel, com freqüência dada por:

34 mR

eq

oπε ω =

10. Uma barra de vidro fino carregada com carga q é encurvada em forma de um arco de circunferência de

raio R, formando um ângulo θ. Determine o campo elétrico em seu centro.

11. Um elétron é projetado, como na figura ao lado, com velocidade de 6 X 106

m/s formando um ângulo θ igual a 450. Temos ainda E 

= 2 X 103 N/C, d = 2

cm e L = 10 cm. (a) Será que o elétron atingirá uma das placas? (b) Se atingir,

onde isto ocorrerá?

12. a) Sobre os vértices de um quadrado de lado a encontram-se três cargas

puntiformes. Calcule o valor da carga q3 para que o campo elétrico resultante no

ponto P seja nulo.

b) Se a carga q3 for o dobro do valor encontrado no item precedente, calcule o

valor da força exercida sobre uma carga q4=-2q colocada no ponto P.

Ev0 θ

d

L

x

y

+Q +Q-2Q

-d 0 d

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