INSTITUTO POLITÉCNICO DE TOMAR
ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA DE TOMAR
ÁREA INTERDEPARTAMENTAL DE FÍSICA
Duração: 2 h+15 min
Engenharia Química/Engenharia do Ambiente
2ª Frequência de Física II
14 de Junho de 2005
NOTA PRÉVIA :
Leia com atenção todos os enunciados e perguntas, de forma a poder interpretá-los correctamente.
Apresente todos os cálculos que efectuar.
Considere ε 0 = 8,85 × 10 −12 C 2 /Nm 2 e k = 9 × 10 9 N m 2 /C 2
Parte Teórica
1.
(a) [1,0val] Diga o que entende por Fluxo do Vector Campo Eléctrico.
(b) [1,0val] Diga o que entende por ângulo sólido.
(c) [1,0val] Enuncie e demonstre a Lei de Gauss.
(d) [1,0val] Aplicando a Lei de Gauss mostre que o módulo do campo eléctrico criado por uma superfície plana
S carregada uniformemente com uma densidade de carga ρ S , é dado pela expressão:
E=
ρS
2ε 0
2. [1,0val] Considere-se um condensador esférico, constituído por duas esferas condutoras concêntricas de raios a
e b ( a < b) com cargas, iguais em valor absoluto e de sinais contrários (+ q e − q ) .
Mostre que a sua capacidade é dada pela expressão:
C = 4πε 0
ab
(b − a )
Parte Prática
3. A figura representa três superfícies equipotenciais de um campo eléctrico e três linhas de campo. Considere os
pontos da figura.
(a) [0,75val] Indique, justificando, o sentido das linhas de campo.
(b) [0,75val] Um electrão colocado no ponto B desloca-se espontaneamente para que ponto? Justifique a
resposta.
(c) [1,0val] Qual o trabalho realizado pelas forças de campo, no transporte de um electrão (qe=-1,6×1019C) de A
para B?
(d) [1,5val] A energia potencial eléctrica de um electrão, devido à sua interacção com o campo, aumenta quando
este se desloca de B para que ponto? Justifique a resposta.
2ª Frequência de Física II
Engenharia Química/Engenharia do Ambiente
14 de Junho de 2005
4.
Duas placas condutoras infinitas estão carregadas colocadas paralelamente uma à outra, como mostra a figura. O
módulo da densidade superficial de carga é igual em cada placa a 20 C/m2. ( 1 C = 10-6 C) A placa superior
está carregada positivamente e a inferior negativamente.
Calcule o campo eléctrico:
(a) [1,0val] exercido pela placa positiva nos pontos A e B.
(b) [1,0val] exercido pela placa negativa nos pontos A e B.
(c) [1,5val] resultante nos pontos A e B e represente-o na sua folha de prova.
5.
Os condensadores da figura estão inicialmente descarregados. Os interruptores k1 e k2 estão desligados.
As capacidades dos condensadores são C1=1 µF , C2=2 µF , C3=3 µF e C4=4 µF . Liga-se o interruptor k1 e
espera-se que seja atingido o equilíbrio. (1 µF = 10-6 F )
(a) [1,5val] Determine a carga armazenada em cada condensador.
(b) [2,5val] Em seguida desliga-se k1 e liga-se k2 e espera-se de novo que seja atingido o equilíbrio. Determine a
distribuição final de cargas em cada um dos condensadores.
6.
No circuito eléctrico esquematizado na figura estão indicados os valores das forças electromotrizes (fem) e de
todas as resistências.
(a) [2,5val] Calcule a intensidade e o sentido da corrente em cada ramo do circuito.
(b) [1,0val] Calcule a d.d.p. VA-VB.
2ª Frequência de Física II
Engenharia Química/Engenharia do Ambiente
14 de Junho de 2005