Prova de Eletrostática: Cargas, Campo Elétrico e Energia Potencial

1 Cargas campo e força Considere que uma carga pontual q 40μC seja colocada no ponto z 50cm próxima a uma esfera condutora de raio R 20cm centrada na origem do sistema de coordenadas A esfera tem uma carga líquida total de Q 50μC considere que esteja distribuída uniformemente a Verifique se há ao longo do eixo z pontos nos quais uma carga teste q0 não sofreria aceleração b Por que em uma situação totalmente realista não se pode esperar que nesta situação a carga esteja distribuída uniformemente na esfera condutora 2 Campo elétrico distribuição de cargas contínua Calcule o campo elétrico ao longo do eixo z para z a devido a uma distribuição uniforme de cargas com densidade linear de carga λ Qa sendo Q 0 disposta ao longo do eixo z entre os pontos z a e z a 3 Lei de Gauss Considere uma casca esférica condutora sendo os raios das superfícies interna e externa respectivamente Re e R Uma carga pontual Q é fixada no ponto central da casca e uma carga líquida 2Q é liberada na casca esférica Considerando que o sistema atinge rapidamente o equilíbrio eletrostático determine em que região as cargas elétricas se acumularão e a quantidade de cargas e explique o porquê 4 Energia Potencial eletrostática Considere três cargas pontuais q1 30 nC q2 50 nC e q3 2 nC dispostas nos pontos x1 0 x2 40cm e x3 y3 20cm 20cm a Calcule a energia potencial eletrostática total deste sistema b Ao acrescentar mais uma carga pontual seja positiva ou negativa ao sistema discuta se é possível encontrar uma situação de quatro cargas pontuais com energia total igual a zero escreva a equação que deve ser resolvida para responder esta questão Boa prova Dados ε0 88 1012 C² Nm² 14πε0 90 109 Nm²C² dx 1x² 2²32 12 x² 2² dx xx² 2²² 1x² 2² dx 1x² 2² lnx x² 2²