Universidade Federal da Bahia
Instituto de Fı́sica
Departamento de Fı́sica do Estado Sólido
Segunda Prova de Fı́sica Geral e Experimental III - E − T08 − 2/2011
Prof. Angelo Marconi Maniero
Data: 18 de novembro de 2011
Nome:
Matrı́cula:
Observações:
•
LEIA AS QUESTÕES ATENTAMENTE
• é proibido usar calculadora ou similares e desgrampear as folhas da prova;
• respostas sem justificativas ou que não incluam os cálculos necessários não serão consideradas;
• prova individual e sem consulta;
• as questões devem ser respondidas nas folhas de respostas;
• os cálculos devem ser explicitados;
Questão n0 01 − Responda os itens abaixo:
(a) (1,0 ponto) Suponha que você tem três capacitores e uma bateria. Como você deve conectar os capacitores e
a bateria para que os capacitores armazenem o máximo de energia possı́vel? Justifique a sua resposta.
(b) Um capacitor de placas paralelas completamente carregado permanece conectado a uma bateria enquanto você
desliza um dielétrico entre as placas. As seguintes grandezas aumentam, diminuem ou permanecem as mesmas?
(i) (0,3 ponto) capacitância; Justifique a sua resposta.
(ii) (0,3 ponto) carga; Justifique a sua resposta.
(iii) (0,3 ponto) campo elétrico entre as placas; Justifique a sua resposta.
(iv) (0,3 ponto) diferença de potencial; Justifique a sua resposta.
(v) (0,3 ponto) energia armazenada no capacitor. Justifique a sua resposta.
(c) (1,0 ponto) Você foi contratado para projetar um capacitor de pequeno tamanho e grande capacitância. Quais
fatores seriam importantes no seu projeto? Justifique a sua resposta.
Questão n0 02 − Com relação ao potencial elétrico, adote como referencial V (r → ∞) = 0.
(a) (1,0 ponto) Uma esfera condutora maciça, sem buracos, possui um raio R e uma carga total Q. Determine o
potencial em todos os pontos do exterior e do interior da esfera. Justifique a sua resposta.
(b) Duas esferas metálicas, com tamanhos diferentes, são carregadas de tal modo que o potencial elétrico apresenta
o mesmo valor sobre as superfı́cies das duas esferas. A esfera A possui raio três vezes maior do que o raio da
esfera B. Sejam QA e QB as cargas sobre as esferas e EA e EB os módulos do campo elétrico sobre a superfı́cie
de cada esfera, determine:
QA
. Justifique a sua resposta.
QB
EA
(ii) (0,5 ponto) a razão
. Justifique a sua resposta.
EB
(i) (0,5 ponto) a razão
Questão n0 03 − Sobre a densidade de corrente elétrica.
(a) (1,5 ponto) A densidade de corrente entre as extremidades de um condutor cilı́ndrico de raio R varia em
intensidade de acordo com a equação
r
J = J0 1 −
,
R
onde r é a distância a partir do eixo centro. Assim, a densidade de corrente é um máximo J0 nesse eixo (r = 0)
e decresce linearmente até zero na superfı́cie (r = R). Calcule a corrente em termos de J0 e da área transversal
do condutor A = πR2 . Justifique a sua resposta.
(a) (1,5 ponto) Suponha que, em vez disso, a densidade de corrente seja máxima e igual a J0 na superfı́cie do
J0 r
. Calcule a corrente. Por que o resultado é diferente
cilindro e decresça linearmente até zero no eixo: J =
R
daquele do item (a)? Justifique a sua resposta.
Questão n0 04 − Um elétron que possui velocidade dada por
~v = (2, 0 × 106 m/s)ı̂ + (3, 0 × 106 m/s)̂
~ = (0, 030T)ı̂ − (0, 15T)̂.
se move através de um campo magnético B
(a) (1,0 ponto) Determine a força sobre o elétron. Justifique a sua resposta.
(b) (0,5 ponto) Repita seus cálculos para um próton que tenha a mesma velocidade (Vetor velocidade). Justifique
a sua resposta.