Física – Eletrostática Eletrização e cargas elétricas

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Problemas

1. Descreva detalhadamente os processos de eletrizac~ao, atrito, contato e induc~ao.

1. O que signi ca dizer que a carga e quantizada?

1. Diferencie os materiais condutores de materiais isolantes.

1. Tr^es pequenas esferas metalicas id^enticas A,B e C est~ao eletrizadas com cargas +3Q, -2Q e

5Q, respectivamente. Qual a carga nal de cada esfera se zermos contatos sucessivos na ordem: A com C; A com B e B com C?

1. Compare a Lei de Coulomb entre um proton e um eletron em um atomo de hidrog^enio com a

Lei da Gravitac~ao Universal de Newton entre suas respectivas massas. (Dados: Carga quantizada eletron/proton e= 1,6x10 19 C, Massa do proton mp= 1,67x10 27 kg; Massa do eletron me = 9,11x10 31 kg)

1. Suponha que duas esferas id^enticas tenham cargas Q e 2Q e que elas estejam separadas por uma dist^ancia d. Qual e a forca entre elas? Se as esferas forem postas em contato, qual sera a nova carga de cada uma, e qual sera o novo valor da forca entre elas se forem separadas novamente pela dist^ancia d?

1. O modulo da forca eletrostatica entre dois ons id^enticos que est~ao separados por uma dist^ancia de 5,0 x 10 10 m vale 3,7 x 10 9 N. Qual e a carga de cada on?

1. Quantos eletrons est~ao faltando em cada on do exerc cio anterior?

1. Duas cargas puntiformes livres +q e +4q est~ao a uma dist^ancia \L"uma da outra. Uma terceira carga e, ent~ao, colocada de tal modo que todo o sistema ca em equil brio. Determine a posic~ao de equil brio da terceira carga.

1. Duas cargas puntiformes positivas iguais a q est~ao sobre o eixo dos y, em y = a e a outra em y = a. Calcule o campo eletrico sobre um ponto no eixo x afastado do ponto central entre as cargas.

Para os proximos exerc cios, desenvolva os problemas utilizando a notac~ao vetorial e desen-volva TODAS as integrais necessarias.

1. Calcule o campo eletrico de uma espira circular de raio xo \a"que possui uma carga \Q"distribu da uniformemente por todo o per metro (tipo anel) no seu eixo de simetria a uma certa dist^ancia \z"do centro.

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[pic 1]

z

P(0,0,z)

Q

a

y

x

Figura 1: Espira circular do problema 11)

1. Calcule o campo eletrico de um o nito de comprimento \L"que possui uma carga \Q"distribu da uniformemente sobre seu eixo de simetria a uma certa dist^ancia do centro.

[pic 2]

y

P(0,y)

Q		dQ
	0	x
		x
	L

Figura 2: Fio        nito do problema 12)

1. Baseado no problema 11) Calcule o campo eletrico gerado por um disco que possui uma carga total \Q"distribu da por toda sua superf cie no eixo de simetria a uma certa distancia \z"do disco. Aqui temos um caso de densidade super cial de cargas = Q=A, carga dividido por area.

1. Uma carga positiva \Q"e distribu da uniformemente ao longo de uma semicircunfer^encia de raio \a". Obtenha o campo eletrico (modulo, direc~ao e sentido) no centro da curvatura. Dica: Realizar os calculos de forma similar ao problema 11), porem n~ao mais efetuando a integral no

angulo^ entre 0 e 2 , e sim entre 0 e  , o que e a metade de uma circunfer^encia.

1. Considere uma esfera de raio R carregada com uma densidade volumetrica de carga eletrica dada por (r) = Ar2, em que A e uma constante positiva e r e a coordenada radial. Sabendo-se

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que o elemento de volume, em coordenadas esfericas, satisfaz a condic~ao, dV = 4 r2dr, calcule a carga total da esfera e o modulo do campo eletrico produzido pela esfera a uma dist^ancia b > R do centro da esfera s~ao dados respectivamente, por

[pic 3]

z
2
(r)  =  Ar
b
R	y
x

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41][pic 42][pic 43]

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