Baixe HALLIDAY - FÍSICA 3 Exercícios capitulo 23 e outras Exercícios em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity! LISTA DE EXERCÍCIOS LEI DE GAUSS HALLIDAY, VOL. 3, 10º EDIÇÃO - CAPÍTULO 23 23-1 Fluxo Elétrico: 1, 2, 3. 23-2 Lei de Gauss: 4, 7, 8, 11, 12, 14. 23-3 Um condutor Carregado: 17, 19, 20, 21. 23-4 Aplicações da Lei de Gauss: Simetria Cilíndrica: 22, 24, 26, 27, 29, 30, 31. 23-5 Aplicações da Lei de Gauss: Simetria Planar: 33, 35, 36, 40. 23-6 Aplicações da Lei de Gauss: Simetria Esférica: 44, 45, 48, 49, 50, 51, 52 Problemas Módulo 23-1 Fluxo Elétrico “1 A superfície quadrada da Fig. 23-30 tem 3,2 mm de lado e está imersa em um campo elétrico uniforme de módulo E = 1800 N/C e comlinhas de campo fazendo um ângulo de 35º com a normal, como mostra a figura. Tome essa normal como apontando “para fora”, como se a superfície fosse a tampa de uma caixa. Calcule o fluxo elétrico através da superfície. --2. Um campo elétrico dado por E = 4,01 — 3,0(yº + 2,0)j, em que E está em newtons por coulomb e y está em metros, atravessa um cubo gaussiano com 2,0 m de aresta, posicionado da forma mostrada na Fig. 23-7, Determine o fluxo elétrico (a) através da face superior, (b) através da face inferior, (c) através da face da esquerda e (d) através da face traseira. (e) Qual é o fluxo elétrico total através do cubo? --3 O cubo da Fig. 23-31 tem 1,40 m de aresta e está orientado da forma mostrada na figura em uma região onde existe um campo elétrico uniforme. Determine o fluxo elétrico através da face direita do cubo se o campo elétrico, em newtons por coulomb, é dado por (a) 6,00%, (b) —2,00; e (c) —3,007 + 4,00%. (d) Qual é o fluxo total através do cubo nos três casos? Figura 23-31 Problemas 3,6 9. Módulo 23-2 Lei de Gauss -4 Na Fig. 23-32, uma rede para pegar borboletas está imersa em um campo elétrico uniforme de módulo E = 3,0 mN/C, com o aro, um círculo de raio a = 11 cm, perpendicular à direção do campo. A rede é eletricamente neutra. Determine o fluxo elétrico através da rede. --26 A Fig. 23-41a mostra um cilindro fino, maciço, carregado, e uma casca cilíndrica coaxial, também carregada. Os dois objetos são feitos de material isolante e possuem uma densidade superficial de carga uniforme na superfície externa. A Fig. 23-41b mostra a componente radial E do campo elétrico em função da distância radial r a partir do eixo comum. A escala do eixo vertical é definida por E, = 3,0 x 10? N/C. Qual é a densidade linear de carga da casca? (a) (9 Figura 23-41 Problema 26. E(108N/C) r(em) «27 Um fio reto longo possui cargas negativas fixas com uma densidade linear de 3,6 nC/m. O fio é envolvido por uma casca coaxial cilíndrica, isolante, de paredes finas, com 1,5 cm de raio. A casca possui uma carga positiva na superfície externa, com uma densidade superficial o, que anula o campo elétrico do lado de fora da casca. Determine o valor de o. “29 A Fig. 23-42 é uma seção de uma barra condutora de raio R, = 1,30 mm e comprimento L = 11,00 m no interior de uma casca coaxial, de paredes tinas, de raio R, = 10,UR, e mesmo comprimento L. A carga da barra é Q, = +3,40 x 10-!2 C; a carga da casca é Q, = -2,00Q,. Determine (a) o módulo E e (b) a direção (para dentro ou para fora) do campo elétrico a uma distância radial r = 2,00R». Determine (c) E e (d) a direção do campo elétrico para r = 5,00R,. Determine a carga (e) na superfície interna e (f) na superfície externa da casca. “30 A Fig. 23-43 mostra pequenas partes de duas linhas de carga paralelas, muito compridas, separadas por uma distância L = 8,0 cm. A densidade uniforme de carga das linhas é +6,0 uC/m para a linha 1 e —2,0 uC/m para a linha 2. Em que ponto do eixo x o campo elétrico é zero? Linha 1 Linha 2 --31 Duas cascas cilíndricas longas, carregadas, coaxiais, de paredes finas, têm 3,0 e 6,0 m de raio. A carga por unidade de comprimento é 5,0 x 10º C/m na casca interna e —7,0 x 10º C/m na casca externa. Determine (a) o módulo E e (b) o sentido (para dentro ou para fora) do campo elétrico a uma distância radial r = 4,0 cm. Determine (c) o módulo E e (d) o sentido do campo elétrico para r = 8,0 cm. Módulo 23-5 Aplicações da Lei de Gauss: Simetria Planar -33 Na Fig. 23-44, duas placas finas, condutoras, de grande extensão, são mantidas paralelas a uma pequena distância uma da outra. Nas faces internas, as placas têm densidades superficiais de carga de sinais opostos e valor absoluto 7,00 x 10 C/m”. Determine o campo elétrico, na notação dos vetores unitários, (a) à esquerda das placas, (b) à direita das placas e (c) entre as placas. -35 A Fig. 23-460 mostra três placas de plástico de grande extensão, paralelas e uniformemente carregadas. A Fig. 23-46b mostra a componente x do campo elétrico em função de x. A escala do eixo vertical é definida por E, = 6,0 x 10º N/C. Determine a razão entre a densidade de carga na placa 3 e a densidade de carga na placa 2. . (b) -36 A Fig 23-47 mostra as seções retas de duas placas de grande extensão, paralelas, isolantes, positivamente carregadas, ambas com uma distribuição superficial de carga o = 1,77 x 102 Cm. Determine o campo elétrico E, na notação dos vetores unitários, (a) acima das placas, (b) entre as placas e(c) abaixo das placas. +. --40 A Fig. 23-50 mosta uma placa isolante, muito extensa, que possui uma densidade superficial de carga uniforme o = —2,00 uC/m?; a figura mostra também uma partícula de carga Q = 6,00 gC, a uma distância d da placa. Ambas estão fixas no lugar. Se d = 0,200 m, para qual coordenada (a) positiva e (b) negativa do eixo x (além do infinito) o campo elétrico total E «y é zero? (c) Se d = 0,800 m, para qual coordenada do eixo x o campo E a É zero? [l. Módulo 23-6 Aplicações da Lei de Gauss: Simetria Esférica -44 A Fig. 23-52 mostra o módulo do campo elétrico do lado de dentro e do lado de fora de uma esfera com uma distribuição uniforme de carga positiva em função da distância do centro da esfera, A escala do eixo vertical é definida por E, = 5,0 x 107 N/C. Qual é a carga da esfera? r(cm) -45 Duas cascas esféricas concêntricas carregadas têm raios de 10,0 cm e 15,0 cm. A carga da casca menor é 4,00 x 10º C e a da casca maior é 2,00 x 10% C. Determine o campo elétrico (a) em r = 12,0 cm e (b) emr=20,0 cm --48 Uma partícula carregada é mantida fixa no centro de uma casca esférica. A Fig. 23-53 mostra o módulo E do campo elétrico em função da distância radial r. A escala do eixo vertical é definida por E, = 10,0 x 107 N/C. Estime o valor da carga da casca. r(cm)

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