Fsica Terica li - Fora eltrica e Campo eltrico

ALUNO ____________________________________________ __

INsTITUTO DE FsiCA U niversid ade Federal Fluminense TURMA PROF. ______________________ ___ NOTA: __ _

01) Um corpo irregular condutor possui uma cavidade conforme a figura l. Uma carga pontual de valor +q colocada no interior desta cavidade numa posio qualquer. O corpo condutor ento carregado com uma carga +2q. A figura 2 mostra o mesmo corpo com a carga +q dentro de sua cavidade e outra carga pontual +q aproximada pelo lado de fora. Qual a quantidade total de carga na superficie interna e externa do corpo, respectivamente, nos casos das figuras 1 e 2.

Figura 1 Figura 2

01) Calcule a fora entre as cargas das figuras 1, 2, 3 e 4 e ordene as intensidades das foras eltricas F entre as cargas +Q e +q representadas nas figuras.

(1 )

Q q

o o I

r

(2)

2Q q

o o I

r

Q o I

(3)

2r

q o

2Q

o

(4)

2r

q o

03) As Figuras I e II ilustram um dipolo eltrico na presena de um campo eltrico E. Na Figura I o campo proveniente de uma carga pontual +Q e, na Figura II, um capacitor de placas planas, longas e paralelas carregado com carga Q que gera o campo. Descreva as foras eltricas resultantes F1 e Fo sobre o dipolo nas duas situaes.

t II

l + Q + G G G + d I I d

+ Q - Q

NewtonTypewritten Text5

NewtonTypewritten Text

NewtonTypewritten Text

~----y

I I

Rl I Q I

R l --------~--------R

-Q R

'fX

OS) As esferas metlicas A e B abaixo, esto inicialmente neutras e encostadas uma a outra. Um basto carregado positivamente aproximado de A, mas no a toca. Com o basto prximo a esfera A, afastamos a esfera B e, assim, removemos o contato entre elas. Logo depois afastamos o basto para longe das duas esferas. Descreva o comportamento da carga durante todo o processo e identifique se as esferas ficaram carregadas positivamente, negativamente ou permaneceram neutras.

Antes Depois

A 8 A 8

06) Um

O campo eltrico em certo ponto do espao E = (200i+400j) NIC.

a) Qual a fora eltrica sobre um prton posicionado neste ponto? b) Qual a fora eltrica sobre um eltron posicionado neste ponto? c) Qual o vetor da acelerao do prton? d) Qual o vetor da acelerao do eltron?

NewtonTypewritten Texta intensidade, a direo e o sentido

08) A figura abaixo mostra quatro cargas n6s vrtices de um quadrado de lado L. Qual o mdulo a cfirelo e o sentido da fora resultante sobre q? Descreva os passos que voc utilizou para calcular esta fora.

-Q q

L

+4Q L -Q

09) Tr& cargas de l,OnC estio dispostas como mostra a figura. Cada uma das cargas cria um campo eltrico E em um ponto diretamente frente da carga central e a 3,0cm da mesma.

q10 a) Quais slo os trs campos El# Bz e B1 criados, respectivamente, 11,0 cm pelas trs cargas? Escreva sua resposta para cada um dos campos 0 3 O cm como um vetor em f\mlo dos componentes correspondentes.

q 3 : ----- -'------ b) O campo eltrico superposio, logo,

: 1,0 cm existe um .. campo resultante" neste ponto dado por E,.= E1+Ez+E,. Calcule o valor deste campo.

10) Um pequeno segmento de fio contm lOnC de carga. a) O segmento reduzido a um tero do comprimento original. Qual a razio~ onde .i e 'M slo as densidades de carga inicial e final, respectivamente? b) Um prton est muito afastado do fio. Qual a razio F /F; entre a intensidade da fora eltrica sobre o prton aps o segmento ter sido reduzido a um tero do comprimento original e a intensidade da fora sobre o prton antes do segmento ter sido reduzido? e) Suponha que o comprimento original do segmento de fio seja aumentado em 10 vezes. Que quamidade de carga deve ser adicionada ao fio para que a densidade linear de carga do mesmo nio seja alterado?

11) A densidade superficial de carga em um pl.auo infinito carregado de -l,Oxl()-6 C/m2 Um proton arremessado direlamente para fora do plano com velocidade inicial de 2,0xl()il m/s. Qual distncia o prton percorrer at atingir o ponto de retomo?

NewtonTypewritten Textz

NewtonTypewritten Text

12) Quais do o mdulo e a orientaD.o do campo el6trico na posilo indicada pelo ponto da figura? De sua resposta (a) em forma de componentes e (b) em mdulo e em llgulo, medido no sentido horrio ou anti.-horrio a partir do eixo positivo de x.

lOnC S,Ocm + )-------'----{ -lOnC

3,0cm

-SnC

13) Suponha que voc segure duas grandes folhas de plstico frente l &ente, espaadas uma da outra por d. CODforme mostra a figura. Atritando uma delas com 11 e a outra com seda. voc ccmsegue obter, soble a superfleie de uma das folhas, uma den!lidade superficial UDifonne de carp 'lb = -'lo. e soble a outta, ouua den!lidade superficial UDiforme de carga f12~+3tto. Qual o vetor campo ellrico nos pontos I, 2 e 3?

d

1 2 3

14) Um problema de interesse prtico 6 fazer com que e16trons sofram um desvio de 900. Isto pode ser comeguido com um capacitor de placas peralelas como o mostrado na figura. Um el6tron com energia ein6tica de 3,0Xl0"'71 entra no capacitor atravs de um pequeno orifieio na placa inferior.

~/

a) Se voc deseja que o eltron doble a direita, a placa inferior deve ser carregada positivamente ou negativamente em relalo a placa de cima? Explique.

/

b) Que ;ntensidade de campo elico ser necessrio se o eltron emergir de um orificio de aafda l,Ocm a &ente do orificio de entrada, --~~--~fmmando um angu1o ~to com a mio do movimento?

/

Eltrons

Dica: A diculdade do problema depende de como voce escolhe se sistema de coordenada

e) Qual a separalo mfnima as placas do capecitor?

NewtonTypewritten Textpara que

NewtonTypewritten Texto eltron no colida com a placa de cima

15) Um eltron com velocidade v=5,0 x UI m!s lanado paralelamente a um campo eltrico uniforme E=l,Oxl03 N/C que o freia. (a) Qual a distncia que o eltron percorre at parar? (b) Quanto tempo ele leva para parar? (c) Se o campo eltrico se estende por uma regio de 0,80 cm de comprimento, que frao de energia cintica inicial o eltron perde ao atravessar o campo?