Exercícios Resolvidos - Eletrostática, Condutores, Capacitores e Dielétricos

QUESTÃO 01 a Encontre uma expressão para a densidade superficial de carga em uma esfera condutora quando colocada em um campo eletrostático uniforme b O campo elétrico fora da esfera continua sendo uniforme Responda com base em uma expressão matemática para o campo c Se a esfera condutora fosse aterrada algo mudaria na solução dos itens anteriores Justifique sua resposta QUESTÃO 02 A teoria da relatividade de Eisntein estipula que o trabalho para formar ou montar uma carga é armazenado como energia na massa e é igual a 𝑚𝑐2 em que 𝑚 é a massa e c 299792458 ms é a velocidade da luz Considerando o elétron como uma esfera perfeita estime o seu raio a partir da sua massa m 91093837015 x 1031 kg QUESTÃO 03 Imagine a terra como uma grande esfera condutora envolta por ar Qual a maior quantidade de carga que pode existir na terra antes que a rigidez dielétrica do ar se rompa QUESTÃO 04 Dois tubos coaxiais de metal com raios 2 cm e 25 cm são mergulhados verticalmente em um grande tanque com óleo de densidade 878 𝑘𝑔𝑚3 e constante dielétrica 21 Quando uma tensão de 100 V é aplicada entre os tubos qual é a diferença entre o nível da superfície do óleo no espaço entre os tubos e o nível no restante do tanque QUESTÃO 05 Um capacitor de placas paralelas possui uma capacitância de 100 𝑝𝐹 uma distância entre as placas de 1 cm e foi submetido a uma diferença de potencial de 10 V Após estar carregado a bateria foi desconectada e um feixe de luz azul começou a iluminar uma das placas fazendo com que elétrons fossem emitidos possuindo energias cinéticas entre 0 e 15 eV Assim uma corrente entre as placas é estabelecida ver figura e permanece constante até o instante 𝑡1 A partir de 𝑡1 a corrente passa a diminuir até 𝑡2 quando cessa a Qual é o tempo necessário para que a diferença de potencial entre as placas caia a zero b Em regime permanente muito tempo após o instante 𝑡2 mostrado na figura qual é a diferença de potencial entre as placas do capacitor c Se a separação entre as placas do capacitor fosse duplicada antes de ele ser carregado como seria afetado o tempo necessário para que a diferença de potencial caia a zero d Se a separação entre as placas do capacitor fosse duplicada depois de ele ser carregado e após a remoção de bateria como seria afetado o tempo necessário para que a diferença de potencial caia a zero QUESTÃO 06 Uma linha de transmissão trifásica em alta tensão possui uma tensão fasefase típica de 765 kV e frequência de 60 Hz Seus condutores estão igualmente espaçados por d 10 m e a altura em relação ao solo é de h 12 m Os condutores na verdade são trançados em vez de sólidos e têm um raio efetivo de 15 cm Apesar da frequência ser 60 Hz as dimensões elétricas do problema na seção transversal da linha são muito menores do que um comprimento de onda aproximadamente 5000 km de modo que é possível utilizar os conceitos da eletrostática Se a tensão de ignição necessária para iniciar um feixe de elétrons de uma lâmpada fluorescente é de cerca de 1000 V é possível acender uma lâmpada desse tipo quando segurada por uma pessoa embaixo de um condutor externo da linha a uma altura de 2 m Dica lembrese da defasagem de 120 graus na tensão de cada fase e considere o sistema isolado ou seja a carga total na linha é zero