fundamentos de física iii fundamentos de física iii - Departamento de ...

E17.4) São colocadas quatro cargas
q
1
= −2,0µ
C , q
2
= −1,0µ
C , q
3
= −2,0µ
C e
q
3
= 1,0 µC nos vértices de um quadrado de lado l = 2, 0mm
. Qual é a energia
potencial desse sistema?
U5.3) Na figura abaixo temos quatro capacitores
C = 1
10,0µ
F , C = 5,0µ
F
2 ,
C
3
= 8,0µF
C = 9,0µ
F . A diferença de potencial entre xy é de 50 ,0 V . (a)
4
Determine a capacitância equivalente entre x e y. (b) Qual é a quantidade de carga
armazenada nessa combinação? (c) Qual é a carga nos capacitores de
9 ,0µF ?
10 ,0µ F e
E17.5) Uma casca esférica de raio r = 2, 0cm
está carregada com carga q = 2, 2nC
.
Calcule a sua energia potencial.
E17.6) Duas cargas puntiformes estão localizadas no eixo Ox, sendo que,
q = −e
está na origem e q
2
= + e está localizada em x = a . (a) Calcule o trabalho realizado
por uma força externa para trazer uma terceira carga puntiforme
infinito até o ponto
constituído pelas três cargas.
1
q
3
= + e do
x = 2a
. (b) Calcule a energia potencial total do sistema
E17.7) Três cargas puntiformes, inicialmente muito afastadas entre si, estão sobre
os vértices de um triângulo equilátero de lado igual a d . Duas dessas cargas
possuem carga q . Qual o valor da terceira carga se desejamos realizar um trabalho
líquido igual a zero para colocar as três cargas nos vértices do triângulo?
PROBLEMAS DA UNIDADE
U5.1) Um capacitor de placas paralelas, separadas por uma distância de
0 ,328mm
e com carga de 0,148µ
F em cada uma delas, possui capacitância de 0 ,245 pF . (a)
Qual é a diferença de potencial entre elas? (b) Qual é a área de cada placa? (c)
Qual é o módulo do campo elétrico entre as placas? (d) Qual é a densidade de
carga em cada placa?
U5.2) Um capacitor é constituído de dois cilindros ocos de ferro co-axiais. O raio do
cilindro interno é 0 ,50mm
e o do cilindro externo é 5 ,0mm
. As cargas nos cilindros
são iguais e valem
10 ,0 pC , mas o cilindro interno está carregado negativamente e
o externo possui cargas positivas. O comprimento de cada cilindro é de
18 ,0cm
. (a)
Qual é a capacitância? (b) Qual é a diferença de potencial necessária para produzir
essas cargas no cilindro?
Figura do exercício 5.3
U5.4) Três capacitores idênticos estão ligados de modo a proporcionarem uma
capacitância equivalente máxima de
15 ,0µ F . (a) Descreva a montagem dos
capacitores. (b) Além desta ainda existe três outras maneiras de se ligarem os
capacitores. Quais as capacitâncias equivalentes de cada uma destas montagens?
U5.5) Um capacitor de placas paralelas é carregado por uma bateria até que haja
uma diferença de potencial de
12 ,5V
entre suas placas. A capacitância do capacitor
é 13 ,5 pF . A bateria é desligada e uma placa de porcelana ( k = 6, 50 k= 6,50) é
introduzida entre as placas. Qual é a energia do capacitor (a) antes da introdução
da placa e (b) depois da introdução da placa?
U5.6) Duas placas paralelas possuem cargas iguais e opostas. Quando existe vácuo
entre as placas, o módulo do campo elétrico é
5
3,20 × 10 V / m . Um dielétrico é
5
colocado entre as placas e o campo elétrico passa a ser 2,50 × 10 V / m . (a) Qual é
a densidade de carga em cada superfície do dielétrico? (b) Qual é o valor da
constante dielétrica?
U5.7) Uma carga de
− 9,0nC
está distribuída uniformemente em um anel fino de
plástico situado no plano yz, com o centro do anel situado na origem. Uma carga
pontual de
raio do anel é
− 6,0µ C -6,0 pC está situada sobre o eixo x, no ponto x = 3, 0m
. Se o
1 ,5m
, qual deve ser o trabalho executado por uma força externa
sobre a carga pontual para deslocá-la até a origem?
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