DEPARTAMENTO DE FÍSICA FÍSICA 5 a SÉRIE Ano lectivo 2008-09 1.Três cargas pontuais estão localizadas nos vértices de um triângulo equilátero como se mostra na gura. Calcule a força eléctrica que se exerce na carga de 7.00C. 2. Richard Feynman disse uma vez que se duas pessoas estivessem a uma distância de um braço uma da outra e se cada pessoa tivesse 1% mais electrões do que protões, a força de repulsão entre elas seria su ciente para levantar um peso igual ao da Terra. Realize um cálculo de ordens de grandeza que con rme tal a rmação. 3. Três cargas positivas iguais, q, estão nos vértices de um triângulo equilátero de lados a como se mostra na gura. (a) Em que ponto do plano das cargas (sem ser no in nito) é o campo eléctrico nulo? (b) Determine em módulo, sentido e direcção qual o campo eléctrico no ponto P criado pelas duas cargas na base. 4. Uma linha contínua de carga encontra-se sobre o eixo dos x, distribuindose de x=x 0 até +1. Seja 0 a densidade de carga linear sobre a linha. Determine o módulo, o sentido e a direcção do campo eléctrico na origem. 1
5. Uma barra isoladora uniformemente carregada de comprimento 14cm encontra-se encurvada com a forma de um semicírculo, como se mostra na gura. Se a carga total da barra for 7,5C, calcule a intensidade, o sentido e a direcção do campo eléctrico no centro do semicírculo. 6.A gura seguinte representa as linhas de força do campo eléctrico para duas cargas pontuais separadas de uma pequena distância. (a) Determine a razão q 1 q 2. (b) Quais os sinais das cargas q 1 ; q 2? 7. Um protão é projectado no sentido positivo do eixo dos x numa região onde existe um campo eléctrico uniforme dado por:! E = 6; 00 10 5! i N=C. O protão atravessa uma distância de 7,00cm até atingir o repouso. Determine: (a) a aceleração do protão. (b) a sua velocidade inicial. (c) o tempo necessário para ele atingir o repouso. 8.Uma carga pontual de 12,0 C é colocada no centro de uma calote esférica de raio 22 cm. Qual é o uxo eléctrico total através de (a) a superfície da calote, e (b) qualquer superfície hemisférica da calote? (c) Os resultados dependem do raio? Explique. 9.Uma esfera sólida isolante de raio a tem uma densidade de carga uniforme e uma carga total Q. Concêntrica com esta esfera está uma esfera condutora oca, não carregada, cujos raios interior e exterior são b e c, como se mostra na gura. (a) Ache a magnitude do campo eléctrico nas regiões r<a, a<r<b, b<r<c, e r>c. 2
(b) Determine a carga induzida por unidade de área nas superfícies interna e externa da esfera oca. 10.As três cargas que se representam na gura estão nos vértices de um triângulo isósceles. Calcule o potencial eléctrico no ponto médio da base, fazendo q=7.00c: 11. Calcule qual a energia necessária para formar o conjunto de cargas que se mostra na gura, em que:a=0,20m,b=0,40m, e q=6,0c. 12. Uma barra de comprimento L está colocada segundo o eixo dos x com o lado esquerdo na origem, e possui uma densidade de carga não uniforme = x (sendo uma constante positiva). a) Em que unidades se exprime? 3
b) Calcule o potencial eléctrico no ponto A. 13. Um o eléctrico que tem massa por unidade de comprimento de 0.5g/cm transporta uma corrente de 2,0A horizontalmente para sul. Quais são o valor, a direcção e o sentido do campo magnético mínimo necessário para levantar o o verticalmente para cima? 14. Indique quais as direcções e sentidos iniciais de de exão das partículas carregadas quando entram nos campos magnéticos que se indicam na gura seguinte: 15. Na gura seguinte, a corrente que passa pelo o longo e rectilíneo é I 1 =5,00 A, e o o está no mesmo plano que a espira rectangular, através da qual passa uma corrente de 10,0 A. As dimensões relevantes são: c=0,100 m, a=0,150 m e l=0,450 m. Ache a magnitude e direcção da força total exercida 4
na espira pelo campo magnético criado pelo o. 16. Qual é a corrente que é necessário que passe no enrolamento de um solenóide longo, com 1000 espiras uniformemente distribuídas ao longo de um comprimento de 0,40 m, para produzir no centro do solenóide um campo magnético de magnitude 1,010 4 T? 17. Os enrolamentos magnéticos de um reactor de fusão de tokamak têm a forma de um toróide com um raio interior de 0,70 m e um raio exterior de 1,30 m. Se o toróide tem 900 espiras de um o de elevado diâmetro, através do qual passa uma corrente de 14 ka, ache a intensidade do campo magnético ao longo de (a) o raio interior e (b) o raio exterior. 5