LISTA DE EXERCÍCIOS – 3º ANOS ENSINO MÉDIO - ELETROSTÁTICA 1-Duas cargas elétricas puntiformes Q A = 8.10-6C e QB = 6.10-6 C, se repelem com uma força de intensidade 1,2 N. Calcule a distância entre elas. Dado: Kvacuo = 9.109 N.m2/C2 R=0,36m 2- Duas esferas condutoras e idênticas com cargas Q A = + 16 C e QB = - 4 C se atraem com uma força F, quando separadas de uma distância d. Fazemos o contato entre elas e depois as separamos de uma nova distância de 3d; verifica-se então que elas passam a se repelir com uma força de intensidade F’. Calcule F’/ F. R: F’/F=1/16 –6 3- Duas partículas com carga 5 × 10 C cada uma estão separadas por uma distância de 1m. 9 2 2 Dado K = 9 × 10 Nm /C , determine: a) a intensidade da força elétrica entre as partículas; b) o campo elétrico no ponto médio entre as partículas. R: F=0,225N ; E=0 4-A figura a seguir mostra uma carga de 2 C e um ponto P, no vácuo, distante 2 metros desta carga. Caracterize o módulo do campo elétrico produzido por esta carga em P. Dado: Kvacuo = 9.109 Nm2/C2 Q P 2m Resposta: E = 4.500 N/C de afastamento (horizontal para direita). 5- Um pêndulo, constituído de uma pequena esfera, com carga elétrica q = +2,0 x 10-9 C e massa m = de 3 3 10 4 kg , ligada a uma haste eletricamente isolante, comprimento d = 0,40m, e massa desprezível, é colocado num campo elétrico constante E (|E| = 1,5x10+6 N/C). Esse campo é criado por duas placas condutoras verticais, carregadas eletricamente. O pêndulo é solto na posição em que a haste forma um ângulo = 30° com a vertical (ver figura) e, assim, ele passa a oscilar em torno de uma posição de equilíbrio. São dados sen30° = 1/2; sen45° = 2 /2; sen60° = 3 /2. Na situação apresentada, considerando-se desprezíveis os atritos, determine os valores dos ângulos 1 , que a haste forma com a vertical, na posição de equilíbrio, e 2 , que a haste forma com a vertical na posição de máximo deslocamento angular. Represente esses ângulos na figura dada. o R: 1 = 30 6- Sabe-se que quando o campo elétrico atinge o valor de 3 X 10 6 volts/metro o ar seco torna-se condutor e que nestas condições um corpo eletrizado perde carga elétrica. Calcule: a) o raio da menor esfera que pode ser carregada até o potencial de 10 6 volts sem risco de descarregar através do ar seco; b) a carga Q armazenada nesta esfera. Use ke=9 X 109 Nm2/C2 a) R = 1/3 m Q b) 1 10 3 C 27 7- Sejam 2 superfícies equipotenciais A1 e A2, e um campo elétrico uniforme de intensidade E = 2,0 × 10 -2 N/C, conforme mostra a figura a seguir. As distâncias CD e DB são, respectivamente, 2,0cm e 1,0cm. Determine: a) o trabalho da força elétrica para conduzir uma carga q = 4,0 C de C até B; b) a diferença de potencial entre C e B. -9 R:a) = 1,6 × 10 J -4 b) U = 4 × 10 V 8- Um elétron com energia cinética de 2,4 x 10–16 J entra em uma região de campo elétrico uniforme, cuja intensidade é 3,0 x 104 N/C. O elétron descreve uma trajetória retilínea, invertendo o sentido do seu movimento após percorrer uma certa distância. Calcule o valor desta distância, em cm. R: d = 0,05 m 9- Partículas (núcleo de um átomo de Hélio), partículas (elétrons) e radiação (onda eletromagnética) penetram, com velocidades comparáveis, perpendicularmente a um campo elétrico uniforme existente numa região do espaço, descrevendo as trajetórias esquematizadas na figura a seguir. a) Reproduza a figura anterior e associe , e a cada uma das três trajetórias. b) Qual é o sentido do campo elétrico? R:a) b) vertical para cima 10- Uma esfera condutora de raio igual a 1,6cm, inicialmente neutra, tem massa igual a 2,13225 g quando medida numa balança eletrônica digital de grande precisão. (Adote: constante elétrica no ar: K = 9.10 9 N.m2/C2). a) Qual a menor quantidade de elétrons que seria necessário fornecer a esta esfera para que a balança pudesse registrar o respectivo acréscimo de massa? Desprezar eventuais interações elétricas com outros corpos. b) Supondo a esfera neutra que quantidade de elétrons deve ser retirada desta esfera para que o potencial elétrico em seu interior, seja de 0,90 volts? Dados: massa do elétron = 1,0.10 -31 kg carga do elétron = 1,6.10-19C 23 R: a) n = 1 x 10 elétrons 7 b) n = 1 x 10 elétrons 11- A figura mostra as linhas de força de um campo elétrico uniforme, cujo módulo vale 2 x 104 N/C. Determine a diferença de potencial entre os pontos A e B, em unidades de 102 V. 1cm A B 1cm R:6V 12- Um elétron penetra numa região de campo elétrico uniforme de intensidade 90N/C, com velocidade inicial v 0 = 3,0.106 m/s na mesma direção e sentido do campo. Sabendo-se que a massa do elétron é igual a 9,0.10 -31 kg e a carga do elétron é igual a -1,6.10-19 C, determine a energia potencial elétrica no instante em que a velocidade do elétron, no interior desse campo, é nula. R: a) Admitindo que no ponto de entrada a energia potencial seja nula: E p = 4,1 x 10-18J b) a = 1,6 m/s 2