Força Elétrica e Campo Elétrico

LISTA 2 FORÇA ELÉTRICA E CAMPO ELÉTRICO Exemplo 1 Duas cargas puntiformes q1 25 nC e q2 75 nC estão separadas por uma distância igual a 30 cm A carga q2 está posicionada acima da carga q1 Determine o módulo a direção e o sentido a da força elétrica que q1 exerce sobre q2 b da força elétrica que q2 exerce sobre q1 1 Duas pequenas esferas separadas por uma distância igual a 200 cm possuem cargas iguais Quantos elétrons em excesso devem estar presentes em cada esfera para que o módulo da força de repulsão entre elas seja igual a 457x1021 N 2 Duas esferas metálicas que podem ser consideradas como cargas puntuais foram eletrizadas com cargas de mesmo sinal e mesmo módulo Q Estas duas esferas foram acopladas a sensores de força e ligadas a um computador O computador a partir da leitura dos sensores produziu o gráfico a seguir que mostra como varia a força elétrica em função da distância entre estas duas esferas A partir da análise do gráfico podese dizer que os valores da força F1 mostrado no gráfico e da carga Q valem respectivamente a 71 x106 N e 40 x103 C b 71 x106 N e 89 x103 C c 144 x106 N e 89 x103 C d 144 x106 N e 40 x103 C 3 Na figura a seguir três partículas carregadas estão em um eixo x As partículas 1 e 2 são mantidas fixas A partícula 3 está livre para se mover mas a força eletrostática exercida sobre ela pelas partículas 1 e 2 é zero Se L23 L12 qual é o valor da razão q1q2 4 Duas pequenas gotas dágua esféricas com cargas iguais de 1001016 C estão separadas por uma distância entre os centros de 100 cm a Qual é o valor do módulo da força eletrostática a que cada uma está submetida b Quantos elétrons em excesso possui cada gota Exemplo 2 A figura mostra um elétron e na presença de dois prótons p Determine a força elétrica resultante sobre o elétron Dados d 2 cm D 4 cm 5 Três cargas puntiformes estão localizadas no eixo Ox de um sistema de coordenadas A carga q1 10 nC está localizada a 20 cm da origem a carga q2 30 nC está localizada a 40 cm da origem e a carga q3 50 nC está localizada na origem Qual é a força total exercida sobre a carga q1 Exemplo 3 Uma partícula possui carga igual a 30 nC a Determine o módulo a direção e o sentido do campo elétrico produzido por essa partícula em um ponto situado a 0250 m diretamente acima dela b A que distância dessa partícula o campo elétrico possui módulo igual a 120 NC c Se uma carga igual a 50 μC for colocada no ponto considerado na letra a qual o módulo a direção e o sentido da força elétrica que atua sobre ela 6 Três cargas idênticas de 47x108 C estão posicionadas como mostra a figura Determine módulo direção e sentido da força resultante que atua em QA 7 A figura mostra três cargas elétricas que interagem entre si A força que a carga Q2 exerce sobre Q1 é de 025 N e a força que a carga Q3 exerce sobre Q é de 020 N a 300 do eixo x Determine a força resultante sobre a carga Q1 8 A figura ao lado mostra algumas linhas de campo elétrico produzidas por três cargas puntiformes localizadas ao longo de um eixo vertical Todas as três cargas possuem o mesmo módulo Quais são os sinais de cada uma das três cargas 9 Em uma região onde existe um campo elétrico um próton abandonado no ponto A parte do repouso e movese ao longo de uma linha reta até um ponto B Sobre essa região podese afirmar que a O sentido do campo elétrico é de B para A b O sentido da força elétrica sobre o próton é de A para B c O ponto B possui potencial elétrico maior do que o ponto A d Um elétron nessa região moverseia também de A para B 10 A figura ao lado representa as linhas de força de um campo elétrico mas não mostra o que está criando tais linhas de força Assinale a afirmação que corresponde a uma possível explicação a Uma barra positivamente eletrizada colocada à direita da figura perpendicular às linhas de força b Uma carga positiva isolada à esquerda das linhas de força c Uma barra positivamente eletrizada colocada à esquerda da figura perpendicular às mesmas d Duas barras perpendiculares às linhas de força sendo a da esquerda negativa e a da direita positiva Exemplo 4 A figura mostra duas cargas de mesmo módulo e sinais opostos colocadas a uma distância 2a formando o que chamamos dipolo elétrico No ponto P são representados possíveis vetores resultantes indicados por E1 E2 E3 E4 e E5 produzidos por essas cargas O vetor que representa corretamente o campo elétrico resultante no ponto P é a E1 b E2 c E3 d E4 e E5 11 Uma carga elétrica cria um campo elétrico no espaço à sua volta Quando mais de uma carga elétrica se encontra em uma região do espaço o campo elétrico em um determinado ponto é a soma dos campos criados por cada carga Considere as figuras I e II a seguir em que cargas elétricas positivas e negativas de mesmo módulo Q se encontram posicionadas nos vértices de dois quadrados O ponto P é o centro geométrico dos quadrados A respeito dessas distribuições de cargas duas estudantes Márcia e Carla fizeram as seguintes afirmativas Márcia O campo elétrico é nulo no ponto P da figura I Carla O campo elétrico é nulo no ponto P da figura II Pela análise das figuras podese dizer que a apenas Márcia está correta b apenas Carla está correta c ambas as estudantes estão corretas d nenhuma das estudantes está correta 12 Analise o campo elétrico nos pontos P e R mostrados na figura e assinale a proposição verdadeira a O campo elétrico no ponto P aponta horizontalmente para a direita b O campo elétrico no ponto P tem o mesmo sentido que o campo elétrico no ponto R c O campo elétrico no ponto R pode ser igual a zero dependendo das intensidades das cargas Q2 e Q3 d O campo elétrico no ponto R causado pela carga Q3 tem sentido oposto ao do campo elétrico no ponto P 13 A distância entre duas cargas puntiformes é de 250 cm como mostra a figura abaixo a Determine o campo elétrico total que essas cargas produzem no ponto A b Qual seria o módulo direção e sentido da força elétrica que esse conjunto de cargas produziria sobre um próton no ponto A 14 No Exercício 11 foi calculado o campo elétrico total no ponto A Agora a determine o campo elétrico total que essas cargas produzem no ponto B b Qual seria o módulo direção e sentido da força elétrica que esse conjunto de cargas produziria sobre um elétron no ponto B 15 O dipolo elétrico mostrado na figura abaixo é formado pelas cargas puntiformes q1 12 nC e q2 12 nC que possuem uma distância igual a 010 m entre elas a Determine módulo direção e sentido do campo elétrico resultante no ponto c b Expresse o campo elétrico resultante em notação de vetor unitário 16 Uma determinada carga elétrica está sob a influência de outras três cargas elétricas de campo elétrico 𝐸 1 42𝑖 15𝑗 NC 𝐸 2 16𝑖 29𝑗 NC e 𝐸 3 37𝑗 NC a Determine o campo elétrico resultante em notação de vetor unitário b Determine o módulo a direção e o sentido do campo elétrico resultante 17 Na figura a seguir as quatro partículas formam um quadrado de lado a 500 cm e têm cargas q1 100 nC q2 200 nC q3 200 nC e q4 100 nC Qual é o campo elétrico no centro do quadrado na notação de vetor unitário Respostas Exemplo 1 a 0019 N vertical para baixo b 0019 N vertical para cima Exemplo 2 43x1025 N horizontal p esquerda Exemplo 3 a 432 NC para baixo b 15 m c 216x103 N vertical para baixo Exemplo 4 b 1 890 elétrons 2 d 3 4 4 a 9x1019 N b 625 elétrons 5 18x104 N horizontal para direita 6 70x106 N 135 em relação a x 7 023 N a 2286 em relação ao eixo x 8 Positiva negativa e positiva 9 b 10 c 11 a 12 d 13 a 875x103 NC horizontal p direita b 140x1015 N horizontal p direita 14 a 654x103 NC horizontal p direita b 105x1015 N horizontal p esquerda 15 a 49x103 NC horizontal para direita b 49x103𝒊 NC 16 a 26𝒊 07𝒋 NC b 27 NC a 15 do eixo x 17 102x105𝒋 NC