Lista de Exercícios Resolvidos - Carga Elétrica e Força Eletrostática

P1 Carga Elétrica Questão 1 Correto Atingiu 200 de 200 Qual a componente horizontal da força eletrostática resultante que atua sobre a carga no vértice inferior esquerdo do quadrado As cargas são q1109 nC q2 97 nC q3201 nC e q4 204 nC onde o lado do quadrado é a47 cm Resposta 0195 N A resposta correta é 019 N Questão 2 Correto Atingiu 200 de 200 Qual a componente vertical da força eletrostática resultante que atua sobre a carga no vértice inferior esquerdo do quadrado As cargas são q1979 nC q2 1048 nC q32095 nC e q4 2025 nC onde o lado do quadrado é a54 cm Resposta 0039 N A resposta correta é 0039 N Que cargas iguais e positivas teriam que ser colocadas na Terra e na Lua para neutralizar a força gravitacional entre os dois astros escreva a resposta emTera Resposta 57144 TC A resposta correta é 571443 TC Uma carga Q é dividida em duas partes q e Q q que são a seguir afastadas por uma certa distância entre si Qual deve ser a razão qQ de modo que a repulsão eletrostática entre elas seja máxima Resposta 0500 A resposta correta é 05 Duas pequenas esferas condutoras de massa 56 g estão suspensas por um fio de seda de comprimento 127 cm e possuem a mesma carga 201 nC conforme é mostrado na figura Considerando que o angulo teta tão pequeno que tan teta possa ser substituída por sen teta Determine a posição de equilibrio x Resposta 5517 cm A resposta correta é 006 m Na Figura abaixo duas cargas q1737 mC e q2266 mC estão separadas por uma distância L 564 cm determine a posição onde o campo elétrico resultante é nulo Resposta 14127 cm Um eletron é lançado ver figura abaixo com uma velocidade de V₀ 209 Mms a um ângulo de 5731 com a horizontal em uma região com campo uniforme E 603 NC j Uma tela esta posta a x473 metros do lançamento do eletron Determine a componente horizontal da velocidade do eletron ao atingir a tela Resposta 1129 Mms Um eletron é lançado ver figura abaixo com uma velocidade de V₀ 272 ms a um ângulo de 5250 com a horizontal em uma região com campo uniforme E 521 NC j Uma tela esta posta a x228 metros do lançamento do eletron Determine o tempo para o electron atingir a tela Resposta 1377 s Questão 4 Correto Atingiu 200 de 200 A figura abaixo mostra dois anéis concêntricos de raios R110 cm e R231 cm que estão no mesmo plano e cargas Q1 e Q2 respectivamente O ponto P está no eixo central z a uma distância D20 cm do centro dos anéis Qual deve ser módulo da razão das cargas Q2Q1 para que o campo elétrico seja nulo no ponto Pobs use pelo menos 3 casas decimais na sua resposta Resposta 4491 A resposta correta é 4491 Questão 5 Correto Atingiu 200 de 200 Um eletron é lançado ver figura abaixo com uma velocidade de V 242 Mms a um ângulo de 3160 com a horizontal em uma região com campô uniforme E 577 NC j Uma tela esta posta a x364 metros do lançamento do eletron Determine a componente vertical da velocidade do eletron ao atinger a tela Resposta 0522 Mms A resposta correta é 0521 Mms P3 Lei de Gauss Pequenas partes de duas linhas paralelas ver figura abaixo estão separadas por uma distância L 79 cm A densidade uniforme de cargas das linhas é 57 Cm para linha 1 e 24 Cm para linha 2 Em que ponto do eixo horizontal o campo elétrico é nulo Resposta 96955 cm A resposta correta é 010 m A figura mostra duas cascas esféricas não condutoras A casca 1 possui densidade uniforme de 66 nCm2 e raio 31 cm enquanto a casca 2 possui densidade uniforme de 36 nCm2 e raio 21 cm Os centros das cascas estão separados por uma distância L 99 cm Determine o módulo do campo elétrico em x 22 cm Resposta 302563 NC A resposta correta é 3026 NC O campo elétrico em uma certa região do espaço é dado por x2î NC com x em metros Considere uma superfície gaussiana cilíndrica de raio 192 cm coaxial com o eixo x Uma das base do cilindro está em x0 cm Determine o valor absoluto do fluxo elétrico através da outra base do cilindro situada em x 22 m Resposta 04864 Nm2C A resposta correta é 049 Nm2C Questão 4 Correto Atingiu 200 de 200 A figura abaixo mostra um pequeno furo circular de raio R 12 cm que foi aberto em uma placa fina infinita nãocondutora com densidade superficial 43 pCm2 O eixo vertical representado pela letra z tem sua origem no centro do furo e é perpendicular a placa Determine o módulo do campo elétrico no ponto P situado em z 276 cm sugestão use o princípio da superposição Resposta 0222791 NC A resposta correta é 022 NC Questão 5 Correto Atingiu 200 de 200 Uma casca esférica não condutora com raio interno e externo a 16 cm e b 29 cm respectivamente possui uma densidade volumétrica uniforme positiva Ar onde A é uma constante e r é a distância em relação ao centro da esfera Além disso uma pequena carga de 446 mC está situada no centro da casca Qual deve ser o valor de A para que o campo elétrico seja uniforme no interior da casca Resposta 277278 Cm2 A resposta correta é 2773 Cm2 P4 Potencial Elétrico O rosto sorridente é formado por três elementos Uma barra fina com carga de 34 nC e a forma de uma circunferência com 65 cm de raio Uma segunda barra fina com carga de 57 nC e a forma de um arco de circunferência com 26 cm de raio concêntrico com o primeiro elemento Um dipolo elétrico com um momento na direção perpendicular ao diâmetro do primeiro elemento que passa pelo segundo elemento cujo módulo é 29 Cm Determine o potencial elétrico no centro da circunferência Resposta 1500638462 V A resposta correta é 150064 V Considere uma partícula de carga 16 nC e dois pontos A e B que distam respectivamente 24 m e 12 m da carga Tomando tais pontos diametralmente opostos como mostra a figura abaixo item a Qual a diferença de potencial entre os pontos A e B Va Vb Resposta 5993333 V A resposta correta é 599 V Um próton está se movendo para direita entre duas placas paralelas carregadas e separadas por uma distância 235 mm Os potenciais das placas são V1 722 nV e V2 481 nV A partícula partiu da placa da esquerda com velocidade inicial de 86 ms Qual a velocidade da partícula ao chegar à placa 2 Resposta 9849441457 ms A resposta correta é 985 ms Questão 4 Correto Atingiu 250 de 250 A figura abaixo mostra uma barra fina de plástico que coincide com o eixo horizontal A barra tem comprimento 121 cm e uma carga positiva uniforme 528 pC distribuída uniformemente Com o potencial nulo no infinito determine o potencial elétrico no ponto P2 do eixo vertical a uma distancia 23 cm da extremidade Resposta 92673 V A resposta correta é 927 V P5 Capacitância Questão 1 Correto Atingiu 250 de 250 Na figura abaixo temos uma ddp de 147 V capacitâncias 165 nF 303 nF e 303 nF respespectivamente A chave S é acionada para esquerda e permanece nessa posição até o capacitor C1 atingir o equilíbrio e carga Q Em seguida a chave é acionada para direita Quando o equilíbrio é novamente atingido qual é a nova carga no capacitor C1 Resposta 5190758755 nC A resposta correta é 5191 nC Questão 2 Correto Atingiu 250 de 250 A figura abaixo mostra um capacitor de placas paralelas com uma área A 598 cm2 e uma distância entre as placas de 509 mm A metade da esquerda do espaço entre as placas esta preenchido com um material de constante dielétrica k1 618 e a outra metade com material de constante dielétrica k2 1380 Qual a capacitância Resposta 1038704853 pF A resposta correta é 1039 pF Questão 3 Correto Atingiu 250 de 250 Determine a carga total armazenada no capacitor C5 sabendo que V 136 V C2C3C4 37 mF e C1C5C6 56 mF Resposta 1899721349 mC A resposta correta é 1900 mC Questão 4 Correto Atingiu 250 de 250 As capacitâncias são C1 10 mF e C2 32 mF e os dois capacitores são carregados com diferença de potencial de 1094 V de polaridade oposta ver figura abaixo Em seguida as chaves S1 e S2 são fechadas Determine a nova carga no capacitor C2 Resposta 01833752381 C A resposta correta é 018 C P6 Corrente e Resistência Questão 1 Correto Atingiu 200 de 200 Uma barra de alumínio de secção reta quadrada tem 27 m de comprimento e 71 mm qual deve ser o raio de uma barra cilíndrica de cobre com 27 m de comprimento para que sua resistência seja igual a barra de alumínio Resposta 314022248 mm A resposta correta é 314 mm Questão 2 Correto Atingiu 200 de 200 Um aquecedor de 055 W foi projetador para funcionar com uma diferença de potencial de 2246 V Qual a queda percentual da potência dissipada se a diferença de potencial aplicada diminui para 2122 V suponha que a resistência permanece a mesma Resposta 1073704593 A resposta correta é 1074 Quando um resistor de valor desconhecido é ligado aos terminais de uma bateria de 13 V a potência dissipada é de 013 W Quando o mesmo resistor é ligado aos terminais de uma bateria de 33 V qual a potência dissipada Resposta 08376923077 W A resposta correta é 084 W Uma barra de alumínio de secção reta quadrada tem 11 m de comprimento e 84 mm qual a resistência entre os extremos da barra Resposta 0428713152 mOhm A resposta correta é 043 mOhm Um dispositivo de 181 W funciona com uma diferença de potencial de 98 V Qual a carga que atravessa o dispositivo em 47 h Resposta 3125020409 C A resposta correta é 3125020 C P7 Circuitos Questão 1 Correto Atingiu 200 de 200 Na figura abaixo as fontes ideais tem fem 1419 V e 665 V respectivamente e os resistores 26 Ohm e 25 Ohm respectivamente Qual a diferença de potencial entre os pontos P e Q em valores absoluto Resposta 1049392157 V A resposta correta é 10494 V Questão 2 Correto Atingiu 200 de 200 Na figura abaixo as resistências são 109 Ohm e 223 Ohm respectivamente e as forças eletromotrizes são 13 V 776 V e 40 V respectivamente Determine a corrente na fonte 2 Resposta 15392 A A resposta correta é 154 A Em um circuito RC série a fem de 1029 V R 101 M Ohm e C 479 micro F Quanto tempo é necessário para que a carga do capacitor atinga 1227 micro C Resposta 13849 s A resposta correta é 138 s Na figura abaixo temos R1 380 Ohm R2 1174 Ohm R3 1388 Ohm C1 443 mF C2 1003 mF e E 1691 V Supondo que o circuito encontrase no regime estacionário depois de um longo período qual a energia total armazenada nos capacitores Resposta 2389201 mJ A resposta correta é 23892 mJ Na figura abaixo as resistências são 126 Ohm e 192 Ohm respectivamente e as forças eletromotrizes são 273 V 414 V e 350 V respectivamente Determine a corrente na fonte 1 Resposta Você não forneceu a unidade correta A resposta correta é 031 A Questão 2 Correto Atingiu 200 de 200 Um campo elétrico de 123 KVm e um campo magnético perpendicular de 100 T agem sobre um elétron em movimento sem acelerálo Qual a velocidade mínima permitida Resposta 123 Kms A resposta correta é 123 Kms P8 Campos Magnéticos Questão 1 Correto Atingiu 200 de 200 Um fio de 1302 g de massa e 6830 cm de comprimento está suspenso por um par de contatos flexíveis na presença de um campo magnético de módulo 043 T Determine o valor da corrente para retirar a tensão dos contatos Resposta 04344581021 A A resposta correta é 0435 A A figura abaixo mostra parte de um fio longo isolado que conduz uma corrente 698 A que é encurvado para formar uma espira circular de raio 243 mm Determine o módulo do campo magnético em C no centro da espira se a espira está no plano do papel Resposta 237928533 mT A resposta correta é 238 mT Um pósitron com energia cinética 390 KeV penetra em uma região onde existe um campo magnético uniforme de 015 T fazendo um ângulo de 8824 graus Determine o raio da trajetória helicoidal Resposta 140426901 mm A resposta correta é 140 mm P9 Campos Magnéticos Produzidos por Correntes Um fio metálico de massa 2419 mg pode deslizar com atrito insignificante sobre dois trilhos paralelos e horizontais separados por uma distância 269 cm O conjunto está em uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo 5572 mT No instante t0 um gerador G é ligado aos trilhos e produz uma corrente de 980 mA no fio e nos trilhos mesmo quando o fio está em movimento No instante t 6126 ms determine a velocidae escalar do fio Resposta 3719894196 cms A resposta correta é 372 cms Questão 2 Correto Atingiu 200 de 200 Um cano circular longo de raio externo R 232 cm conduz uma corrente uniforme I 286 mA para dentro do papel e seu eixo está a uma distancia 3R de um fio paralelo ao cano Determine o valor da corrente no fio wire para que o campo magnético no ponto P tenha o mesmo módulo do campo magnético no eixo do cano pipe e o mesmo sentido Resposta 429 mA A resposta correta é 429 mA Questão 3 Correto Atingiu 200 de 200 Parte de um fio longo isolado que conduz uma corrente i 500 A é curvada para formar uma espira circular de Raio R163 mm Determine o módulo do campo magnético no centro da espira ponto C da figura abaixo quando a espira está perpendicular ao plano do papel ou seja sofre uma rotação de 90 graus no sentido antihorário como mostrar a figura abaixo Resposta 2022643135 mT A resposta correta é 202 mT Questão 4 Correto Atingiu 200 de 200 A figura abaixo mostra uma bobina retangular de cobre de 41 espiras com 860 cm de altura e 540 cm de largura A bobina conduz uma corrente de 035 A e dispõe de uma dobradiça em um dos lados verticais Está montada no plano xy fazendo um ângulo 3220 graus com a direção de um campo magnético uniforme de módulo 045 T Qual é o modulo de torque que o campo exerce sobre a bobina em relação a dobradiça Resposta 2537617378 mNm A resposta correta é 2538 mNm Questão 5 Correto Atingiu 200 de 200 Na figura abaixo o ponto P2 está a uma distância R 2103 mm de uma das extremidades de um fio de comprimento L 1250 m que conduz uma corrente i 0602 A Qual é o campo magnético no ponto P2 Resposta 286257322 microT A resposta correta é 286 microT P10 Indução e Indutância Questão 1 Resposta salva Vale 250 pontos Na figura abaixo a fonte é ideal de 1833 V sendo R1175 Ω R2829 Ω e L 368 H A chave S é fechada no instante t0 Determine logo depois do fechamento da chave a corrente is na chave Resposta A figura mostra um campo magnético uniforme B confinado a um volume cilíndrico de raio R O módulo de B está diminuindo a uma taxa constante de 1520 mTs Determine o módulo aceleração inicial de um elétron liberado a no ponto a a uma distância 469 mm do eixo do cilindro Resposta Na figura abaixo uma espira retangular de comprimento 577 Km largura 037 cm e resistência 871 mΩ é colocada nas vizinhanças de um fio infinitamente longo percorrido por uma corrente 147 A Em seguida a espira é afastada do fio com uma velocidade constante 777 mms Quando o centro da espira está a uma distância 173 cm do fio determine a corrente induzida na espira Resposta Na figura abaixo uma espira retangular muito longa de largura 768 m resistência 348 mΩ e massa 709 g está inicialmente suspensa na presença de um campo magnético horizontal uniforme 633 mT orientado para dentro do papel que existe apenas acima da reta aa Deixase cair a espira que acelera sob a ação da gravidade até atingir que velocidade terminal ignorando a resistência do ar Resposta