Potencial elétrico  - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)
A_Santos
A_Santos8 de Março de 2013

Potencial elétrico - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)

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Apostilas e exercicios de Física do Instituto de Física da UFBA sobre o estudo do Potencial 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

3a Lista de Exercícios Potencial elétrico

1. As superfícies mostradas na figura ao lado são equipotenciais. O campo

elétrico E é maior do lado esquerdo ou do lado direito da figura?

2. Considere um condutor carregado em equilíbrio eletrostático com carga Q

e que contém em seu interior uma cavidade de formato qualquer.

a. Determine a valor do campo no interior do condutor (mas fora da cavidade). Justifique

b. Corno se distribui a carga Q no condutor?

c. Seria possível uma distribuição de cargas na parede da cavidade

como a da figura ao lado? (Observe que há uma mesma quantidade de

cargas positivas e negativas de tal forma que carga total é nula). Qual o

valor do campo no interior da cavidade?

3. Duas cargas q = +2,0 X 10-6C estão fixas no espaço e separadas

peIadistância d = 2,0 cm, como está indicadona figura. (a) Qual é o

potencial elétrico no ponto C? (b) b. Traga uma terceira carga q =

+2,0 x 10-6 C muito lentamente do infinito ate C. Quanto trabalho terá

que efetuar? (c) Qual é a energia potencial U da configuração,

quando a terceira carga se encontra no ponto desejado?

(d) Repita o item b, supondo que a trajetória seja ao longo da reta OC e que as duas cargas fixas sejam

iguais mas de sinais opostos.

4. Obtenha para todo o espaço as expressões para o potencial elétrico V (r) para: (a) Dois longos cilindros

condutores coaxiais, de raiosR1 e R2 e comprimento l de cargas q1 e q2 respectivamente. (b) Duas cascas

esféricas condutoras concêntricas de raiosR1 e R2 e cargas q1 e q2 respectivamente. (c) Duas folhas

condutoras planas, infinitas e paralelas, separadas por uma distância a ecarregadascom cargas q1 e q2

respectivamente. (d) Discuta o caso onde q1 = q e q2 = -q

5. Uma partícula de massa m, carga q > O e energia cinética inicial K é projetada (do "infinito") na direção

de um núcleo pesado de carga Q, o qual ocupa uma posição fixa no nosso referencial. (a) Se a "pontaria"

for “perfeita”, a que distância do centro do núcleo estará a partícula quando atingir instantaneamente o

repouso? (b) Com uma pontaria imperfeita, a distância mais próxima do núcleo foi igual ao dobro da atingida

no item (a) . Determine a velocidade da partícula para essa distância mínima.

6. a. Calcule o potencial elétrico em um ponto do eixo, a uma distância r do centro, de um disco de raio R

uniformemente carregado com densidade superficial de carga σ. (b) Calcule o campo elétrico neste ponto a

partir do item anterior. (c) Esta expressão de E reduz-se a algum valor esperado quando r >> R ou r << R?

C

d/2 d/2

d/2

q qO

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2

7. Duas esferas de metal de raio R1 e R2 possuem inicialmente cargas q1 e q2 respectivamente. Elas são

colocadas em seguida em contato através de um fio condutor muito fino.

a. Determine a nova densidade superficial de cargas das esferas.

b. Determine o campo elétrico nas proximidades de cada esfera supondo que elas estão separadas

por uma distância muito grande uma da outra. Discuta o caso quando R1 << R2

8. Em dias de trovoadas acompanhadas de raios é perigoso caminhar na praia, em lugares descampados,

próximos a picos de montanhas ou mesmo ficar dentro da piscina. Um bom refúgio é o interior de um carro.

Na ausência total de rotas de fuga, aconselha-se a juntar ambos pés e agachar-se com apenas os pés

tocando o solo. Qual é a base para todas essas afirmativas?

9. Distribui-se sobre um bastão de espessura desprezível uma carga com uma

densidade por unidade de comprimento λ = kx, onde k é uma constante. O

bastão tem um comprimento L, contido no eixo dos x, com uma das

extremidades em x = 0, conforme indica a figura abaixo.

a. Considerando o potencial no infinito como sendo igual a zero, ache o

valor do potencial no ponto P sobre o eixo dos y.

b. Determinar a componente vertical , Ey, da intensidade do campo elétrico em P, do resultado do item (a), e

também por meio de um calculo direto.

c. Por que não podemos calcular a componente horizontal (Ex) do campo elétrico em P, usando o resultado

do item (a)?

L x

y

O

P

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