Lista de Exercícios: Carga Elétrica e Lei de Coulomb

UNIDADE CURRICULAR Fenômenos elétricos magnéticos e oscilatórios UC Nacionalterçasfeiras PROFESSOR Francinaldo Florencio do Nascimento LISTA DE EXERCÍCIOS DA UC CARGA ELÉTRICA E LEI DE COULOMB 1ª QUESTÃO Sobre o capítulo de Cargas Elétricas e Lei de Coulomb responda a O que é uma carga elétrica Explique qual a carga elétrica de um próton elétron e nêutron b O que significa um corpo eletrizado positivamente negativamente e um corpo neutro c Descreva a lei de Coulomb Qual a fórmula que define tal lei Explique cada componente da fórmula no que diz respeito às grandezas físicas e unidades de medida d Explique o princípio de Atração e repulsão das cargas e Defina um material condutor semicondutor supercondutor e isolante Cite exemplos f Explique com base nas aulas os três processos de eletrização Atrito contato e indução O que ocorre ao atritarmos a borracha dura com a madeira Quem tem mais vontade de perder ou ganhar elétrons g Explique o que significa fisicamente a quantização e conservação da carga elétrica 2ª QUESTÃO Um corpo tem 2 1018 elétrons e 4 1018 prótons Como a carga elétrica de um elétron vale 16 1019𝐶 podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica de a 32 𝐶 b 32 𝐶 c 064 𝐶 d 064 𝐶 e 0 𝐶 3ª QUESTÃO Considere as seguintes situações a A figura abaixo mostra duas partículas positivamente carregadas situadas em pontos fixos do eixo x As cargas são q1 16 1019C e q2 32 1019C e a distância entre as cargas é R 00200m Determine o módulo e a orientação da força eletrostática F 12 exercida pela partícula 2 sobre a partícula 1 b A figura abaixo é idêntica à anterior exceto pelo fato de que agora existe uma partícula 3 no eixo x entre as partículas 1 e 2 A partícula 3 tem uma carga q3 32 1019C e está a uma distância 3R4 da partícula 1 Determine a força eletrostática F 1tot exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 3 c Considere agora a existência de uma partícula 4 com carga q4 32 1019C está a uma distância 3R4 da partícula 1 e está em uma reta que faz um ângulo θ 60 com o eixo x Determine a força de atração eletrostática F 1tot exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 4 4ª QUESTÃO Duas pequenas esferas metálicas iguais são suspensas de um ponto O por dois fios isolantes de mesmo comprimento l 05m As esferas são igualmente eletrizadas com cargas Q 10μC Sabendose que na posição de equilíbrio os fios formam com a vertical ângulos de 45 determine o peso de cada esfera 5ª QUESTÃO Um pêndulo elétrico de comprimento l e massa m 012 kg eletrizado com carga Q é repelido por outra carga igual fixa no ponto A A figura mostra a posição de equilíbrio do pêndulo Calcule o valor de Q Use g 10ms2 6ª QUESTÃO Na figura abaixo uma partícula central de carga 2q está cercada por um quadrado de partículas carregadas separadas por uma distância d ou d2 Quais são o módulo e a orientação da força eletrostática total exercida sobre a partícula central pelas outras partículas 7ª QUESTÃO Na figura abaixo as cargas das partículas são q1 q2 100 nC e q3 q4 200 nC O lado do quadrado é a 50 cm Determine a a componente x e b a componente y da força eletrostática a que está submetida a partícula 3 CAMPO ELÉTRICO 8ª QUESTÃO Sobre o capítulo de Campo Elétrico responda a Defina fisicamente o que é Campo Elétrico Qual a fórmula que define tal lei Explique cada componente da fórmula no que diz respeito às grandezas físicas e unidades de medida b Represente por meio de linhas de campo o campo elétrico gerado por uma carga pontual isolada positiva campo de afastamento ou aproximação e por uma carga pontual isolada negativa campo de afastamento ou aproximação Mostre como fica a configuração em termos de linhas de campo quando uma carga elétrica pontual positiva está próxima da carga elétrica pontual negativa c Demonstre a fórmula utilizada para calcular o campo elétrico gerado por uma carga pontual Explique cada componente da fórmula no que diz respeito às grandezas física e unidades de medida 9ª QUESTÃO Uma pequena esfera eletrizada com carga 2 µC e peso igual a 3 105N está fixa à extremidade de um fio de seda e em equilíbrio conforme a figura Na região existe um campo elétrico uniforme horizontal A intensidade desse campo elétrico em NC é a 5 b 10 c 15 d 20 e 25 10ª QUESTÃO Uma partícula de massa m carregada com uma carga elétrica Q e presa a um fio leve e isolante de 5cm de comprimento encontrase em equilíbrio numa região onde existe um campo elétrico uniforme de intensidade E cuja direção no plano da figura é perpendicular a do campo gravitacional de intensidade g Sabendose que a partícula está afastada 3cm da vertical podemos dizer que a razão qm é igual a a 53 gE b 43 gE c 54 gE d 34 gE e 35 gE 11ª QUESTÃO A fig Abaixo mostra três partículas de cargas q1 2Q q2 2Q e q3 4Q todas situadas a uma distância d da origem Determine o campo elétrico total produzido na origem pelas três partículas 12ª QUESTÃO Seja dois conjuntos de partículas carregadas em forma de quadrado Os lados dos quadrados cujo centro é o ponto P não são paralelos A distância entre as partículas situadas no mesmo quadrado é d ou d2 Determine o módulo e a direção do campo elétrico total no ponto P 13ª QUESTÃO Na Figura abaixo 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 dos vetores unitários 14ª QUESTÃO Na Figura baixo as quatro partículas são mantidas fixas e têm cargas q1 q2 5e q3 3e e q4 12e A distância d 50 μm Qual é o módulo do campo elétrico no ponto P 15ª QUESTÃO A Fig Abaixo mostra duas partículas carregadas mantidas fixas no eixo x q 320 1019 C no ponto x 300 m e q 320 1019 C no ponto x 300 m Determine a o módulo e b a orientação em relação ao semieixo x positivo do campo elétrico no ponto P para o qual y 400 m LEI DE GAUSS 16ª QUESTÃO Sobre o capítulo referente a Lei de Gauss responda a Defina fisicamente e matematicamente o fluxo elétrico Explique duas situações possíveis a qual podemos ter um fluxo elétrico positivo negativo ou nulo b Quais os dois principais tipos de problemas que pode ser resolvido por meio da lei de Gauss c Defina fisicamente e matematicamente a primeira das Equações de Maxwell também conhecida como Lei de Gauss da Eletricidade Em que situações é mais conveniente aplicarmos a Lei de Gauss d Demonstre a fórmula do campo elétrico gerado por uma carga pontual a partir da Lei de Gauss da Eletricidade e Explique o princípio físico por trás da Gaiola de Faraday f Enuncie e demonstre com base na lei de Gauss os dois teoremas das cascas 17ª QUESTÃO A Fig abaixo mostra uma superfície gaussiana na forma de um cilindro oco de raio R cujo eixo é paralelo a um campo elétrico uniforme Qual é o fluxo Φ do campo elétrico através do cilindro 18ª QUESTÃO O cubo gaussiano está submetido a um campo elétrico não uniforme dado por E 3xi 4j com E em newtons por coulomb e x em metros Qual é a carga elétrica envolvida pelo cubo gaussiano 19ª QUESTÃO Uma casca esférica de plástico de raio R 10 cm e espessura desprezível com carga Q 16e distribuída uniformemente No centro da casca está uma partícula de carga q 5e Qual é o campo elétrico módulo e orientação a em um ponto P1 situado a uma distância r1 6cm do centro da casca e b em um ponto P2 situado a uma distância r2 12cm do centro da casca 20ª QUESTÃO Um campo elétrico dado por E 4i 3y2 2j em que E está em newtons por coulomb e y está em metros atravessa um cubo gaussiano com 20 m de aresta Determine o fluxo elétrico total através do cubo Qual a carga total envolvida 21ª QUESTÃO A figura abaixo mostra uma superfície gaussiana com a forma de um cubo de 200 m de aresta imersa em um campo elétrico dado por E 3x 4i 6j 7k NC com x em metros Qual é a carga total contida no cubo POTENCIAL ELÉTRICO 22ª QUESTÃO Sobre o capítulo referente a Potencial Elétrico responda a O que significa uma força ser conservativa Cite exemplos b O que significa uma Energia Potencial Cite exemplos c Explique fisicamente a seguinte afirmação A toda força conservativa podese associar uma energia potencial d Defina matematicamente a fórmula utilizada para calcularmos o trabalho realizado por uma força e Cite três propriedades do trabalho realizado por uma força conservativa Explique fisicamente cada uma dessas propriedades f Defina fisicamente o que é Potencial Elétrico Qual a fórmula que define tal lei Explique cada componente da fórmula no que diz respeito às grandezas físicas e unidades de medida g O que é uma superfície equipotencial O campo elétrico pode realizar trabalho quando uma partícula se desloca de um ponto para o outro em uma superfície equipotencial h Demonstre a fórmula utilizada para calcularmos a diferença de potencial a partir do campo elétrico 𝑉 𝐸 𝑑𝐿 𝑓 𝑖 i Demonstre a fórmula utilizada para calcularmos o potencial elétrico gerado por uma carga pontual Explique cada componente da fórmula e as respectivas unidades de medida j Demostre as equações abaixo 𝐸 V 𝐹 𝑈 k Qual a fórmula utilizada para calcularmos a energia potencial elétrica entre 2 partículas 𝑞1 e 𝑞2 separadas por uma distância 𝑟 Explique cada componente da fórmula e suas respectivas unidades de medida 23ª QUESTÃO Na fig abaixo oito partículas formam um quadrado com uma distância d entre as partículas vizinhas Qual é o potencial P no centro do quadrado se o potencial é zero no infinito 24ª QUESTÃO A Fig abaixo mostra um arranjo retangular de partículas carregadas mantidas fixas no lugar com a 390 cm e as cargas indicadas como múltiplos inteiros de q1 340 pC e q2 600 pC Com V 0 no infinito qual é o potencial elétrico no centro do retângulo 25ª QUESTÃO Qual é o potencial elétrico produzido pelas quatro partículas no ponto P se V 0 no infinito q 500 fC e d 400 cm 26ª QUESTÃO a Na fig a 12 elétrons de carga e são mantidos fixos com espaçamento uniforme ao longo de uma circunferência de raio R Tomando V 0 no infinito quais são o potencial elétrico e o campo elétrico no centro C da circunferência b Se os elétrons forem deslocados ao longo da circunferência até ficarem distribuídos com espaçamento desigual em um arco de 120o qual será o potencial no ponto C O campo elétrico no ponto C sofrerá alguma mudança 27ª QUESTÃO a A fig abaixo mostra dois pontos i e f de uma região onde existe um campo elétrico uniforme Os pontos estão na mesma linha de campo elétrico separados por uma distância d Determine a diferença de potencial Vf Vi deslocando uma carga de prova positiva q0 do ponto i até o ponto f ao longo da trajetória indicada que é paralela à direção do campo b Determine a diferença de potencial Vf Vi deslocando a carga de prova positiva q0 de i para f ao longo da trajetória icf mostrada na Figb 28ª QUESTÃO Qual é o valor do potencial elétrico no ponto P situado no centro do quadrado de cargas pontuais que aparece na figura abaixo A distância d é 13 m e as cargas são q1 12 nC q2 24 nC q3 31 nC e q4 17 nC CIRCUITOS ELÉTRICOS E LEIS DE KIRCHHOFF 29ª QUESTÃO Assista a aula Aplicando as Leis de Kirchhoff para resolução de circuitos elétricos através do seguinte link httpsyoutubeNNQtxvVU4IcsiSWwOXr1ddzCm6S8s e em seguida faça um resumo descritivo dos conteúdos explorados no vídeo contemplando os objetivos de aprendizagem abaixo Aplicar a primeira e segunda lei de Kirchhoff para resolver questões sobre circuitos elétricos OBS O resumo descritivo deve conter no mínimo 2 páginas CAMPO MAGNÉTICO FORÇA MAGNÉTICA E LEI DE AMPÉRE 30ª QUESTÃO Assista a aula Força magnética Campo Magnético Lei de BiotSavart e Lei de Ampere através do seguinte link httpsyoutubexeRMWuBA7K8siwwpiTI9tRg3WDTv e em seguida faça um resumo descritivo dos conteúdos explorados no vídeo contemplando os objetivos de aprendizagem abaixo Descrever o desenvolvimento histórico do Magnetismo e suas aplicações Analisar as características das linhas de campo magnético definir campo magnético e força magnética Demonstrar a força magnética em um fio percorrido por corrente Definir a Lei de BiotSavart e a Lei de Ampere aplicadas ao Magnetismo OBS O resumo descritivo deve conter no mínimo 3 páginas 31ª QUESTÃO A partir da leitura do material presente no seguinte link httpsdrivegooglecomfiled1D9V8Tk0dE1lW7LSfJjPPc1ySGyXAzHview marque V para verdadeiro e F para falso para as asserções a seguir A constante de permeabilidade 𝜇 é uma grandeza característica de cada material e se refere a capacidade de não aceitar a existência de linhas de indução magnética em seu interior Dois fios com correntes paralelas se atraem e correntes antiparalelas se repelem A lei de Ampère é geral mas a sua utilidade no cálculo do campo magnético devido a uma distribuição de correntes depende da simetria da distribuição Sobre o estudo de espiras Bobinas e toroides marque V para verdadeiro e F para falso Espira é um fio não condutor formando um caminho fechado O campo no centro da espira é muito mais intenso que o campo produzido por um fio retilíneo A bobina é um conjunto de espiras A bobina chata é aquela onde o diâmetro é maior que o comprimento Solenoide é uma bobina em espiral onde o diâmetro é menor que o comprimento Toroide é um solenoide cilíndrico que foi encurvado até as extremidades se tocarem formando um anel Sobre Indução e Indutância marque V para verdadeiro e F para falso Quanto maior o número de linhas atravessando a espira maior o fluxo magnético ΦB Ao aproximar o imã da espira o nº de linhas atravessando a espira diminui logo o fluxo também diminui De acordo com a lei de Faraday a força eletromotriz induzida em uma espira é igual a taxa com que o fluxo do campo magnético que atravessa a espira varia no tempo Na Lei de Faraday o sinal negativo indica que a força eletromotriz induzida se opõe à variação do fluxo elétrico que a produziu Uma iind possui um sentido tal que o campo magnético devido a iind se opõe a variação do fluxo magnético que induz a corrente De acordo com a Lei de Faraday reformulada um campo magnético variável no tempo produz um campo elétrico EQUAÇÕES DE MAXWELL DO ELETROMAGNETISMO 32ª QUESTÃO Assista a aula Justificando as equações de Maxwell na forma integral e diferencial através do seguinte link httpsyoutubeqhbDPhfS4eAsi5PBeW22CPIGEdAGB e em seguida faça um resumo descritivo dos conteúdos explorados no vídeo contemplando os objetivos de aprendizagem abaixo Justificar as equações de Maxwell do Eletromagnetismo Demonstrar que a luz é uma onda eletromagnética OBS O resumo descritivo deve conter no mínimo 3 páginas Dificuldades são esperadas mas são elas que nos ajudam a evoluir Então ao se deparar com um resultado difícil ou um exercício complicado não desista Estude releia tente erre estude mais tente novamente mas nunca desista Autor desconhecido