Lista 1 - Carga Elétrica

Questionário

1. Uma barra carregada atrai pequenos pedaços de pó de cortiça seca que, após toca-

rem a mesma, são violentamente repelidos. Explique.

2. Uma carga positiva é levada a um ponto muito próximo de um condutor isolado,

não carregado. O condutor é ligado ao solo enquanto a carga se mantém próxima ao

mesmo. O condutor ficará carregado positivamente, negativamente, ou ficará sem

carga se: (a) a carga for afastada e, então, desfizermos a ligação com o solo; (b) se

desfizermos essa ligação com o solo e depois afastarmos a carga?

3. Por que as experiências sobre eletrostática não funcionam muito bem em dias ú-

midos?

4. Se uma barra de vidro carregada for mantida próxima de

uma das extremidades de uma barra metálica isolada e des-

carregada, como nos mostra a Fig.1, elétrons deslocam-se

para esta extremidade, conforme indicado. Explique porque

cessa o fluxo de elétrons se praticamente existe uma quan-

tidade ilimitada deles na barra metálica.

5. Na Fig.1, existe alguma força de origem elétrica atuando na barra de metal? Expli-

que.

6. Uma pessoa em pé sobre um banco isolado toca um condutor também isolado, mas

carregado. Haverá descarga completa do condutor?

7. (a) Uma barra de vidro positivamente carregada atrai um objeto suspenso. Pode-

mos concluir que o objeto está carregado negativamente? (b) A mesma barra carre-

gada positivamente repele o objeto suspenso. Podemos concluir que o objeto está

positivamente carregado?

8. A força elétrica que uma carga exerce sobre outra se altera ao aproximarmos dela

outras cargas?

9. O que significa dizer que uma grandeza física é: (a) quantizada ou (b) conservada?

Problemas

1. A Fig. 2a mostra duas cargas q1 e q2 que se

mantém fixas e separadas por uma distância d. (a)

Qual é o módulo da força elétrica que atua em q1?

Considere q1 = q2 = 20 µC e d = 1,0 m. (b) Uma

terceira carga q3 = 20 µC é trazida e colocada

como mostra a Fig. b. Qual é, agora, o módulo da

força elétrica que age em q1?

R: a) 3,6 N b) 6,2N

Fig.2

Fig.1

2. Duas esferas condutoras idênticas, 1 e 2, possuem quantidades iguais de carga elé-

trica e estão separadas por uma distância muito grande, em comparação com os seus

diâmetros. Elas se repelem mutuamente com uma força elétrica F. Suponha, agora,

que uma terceira esfera, idêntica às outras e dotada de um suporte isolante e inicial-

mente descarregada, é tocada primeiro pela esfera 1 e depois pela esfera 2 e, em se-

guida, é afastada. Qual é, agora, a força F’ entre as esferas 1 e 2 em termos de F?

(Veja a Fig. 3).

R: 3/8 F

Fig.3

3. Três partículas carregadas, localizadas sobre uma linha reta, estão separadas pela

distância d (como mostra a Fig. 4). As cargas q1 e q2 são mantidas fixas. A carga q3,

que é livre para mover-se, encontra-se em equilíbrio sob a ação das forças elétricas.

Determine q1 em termos de q2.

R: q1= - 4q2

4. As cargas q1 e q2 encontram-se sobre o eixo dos x, nas coordenadas, respectiva-

mente, x = – a e x = +a. Determine: a) a razão entre q1 e q2 para que a força resultan-

te na carga +Q, situada em x = + a/2, seja nula; b) a razão entre q1 e q2 se a carga +Q

estiver situada em x = +3a/2.

R: a) q1 = 9q2 b) q1 = –25q2.

5. Na Fig. 5, determine as componentes horizon-

tal e vertical da força resultante que atua na carga

do canto esquerdo inferior do quadrado. Suponha

que as cargas estejam em repouso. Considere:

q = 1,0 x 10-7

C e a = 5,0 cm.

R: Fx = 4,7 kq2/a

2, Fy =-1,3 kq

2/a

2

Fig. 4

Fig.5

6. Duas cargas fixas de +1,0 µC e –3,0 µC estão separadas por uma distância de

10 cm. Onde devemos localizar uma terceira carga para que nenhuma força atue so-

bre ela?

R: A 13,5 cm da carga + 1,0 µC e a 23,5 cm da –3,0 µC.

7. Duas partículas carregadas são mantidas fixas no plano xy. Suas cargas e posições

são: q1 = +3,0 µC, x1 = 3,5 cm, y1 = 0,50 cm, e q2 = 4,0 µC, x2 = 2,0 cm, y2 = 1,5 cm.

Determine o módulo e a direção da força elétrica sobre q2.

R: 333,3 N, fazendo um ângulo de 146o com o eixo x.

8. Duas cargas puntiformes livres +q e +4q estão afastadas por uma distância L.

Uma terceira carga é, então, colocada de tal modo que todo o sistema fica em equilí-

brio. Determine a posição, o módulo e o sinal da terceira carga.

R: – 9

4 q, sobre o segmento de reta que une as duas cargas, a

3

L da carga + q.

9. Uma carga Q deve ser dividida em duas: (Q – q) e q. Determine a relação entre Q e

q para que a repulsão coulombiana seja máxima.

R: Q = 2q.

10. Duas pequenas esferas condutoras de massa m

estão suspensas por fios de seda de comprimento

L e possuem a mesma carga q, como é mostrado

na Fig. 6. Considerando que o ângulo é tão pe-

queno que a tg possa ser substituída por sen,

mostre que, para esta aproximação, no equilíbrio,

teremos: x = (mg

Lq

0

2

2)

1/3, onde x é a distância

entre as esferas.

11. A força eletrostática existente entre dois íons idênticos separados pela distância

de 5,0x10 –10

m é de 3,7x10-9

N. Determine: a) a carga de cada íon; b) quantos elé-

trons estão faltando em cada íon.

R: a) q = 3,2 x 10 –19

C b) Dois

12. Duas pequenas gotas de água, no ar, estão separadas por uma distância de 1,0 m.

Cada uma delas adquiriu uma carga de 1,0x10-16

C. Determine: a) o módulo da força

elétrica sobre cada gota; b) quantos elétrons existem em excesso em cada gota.

R: a) 9x10-23

N b) 625 elétrons

13. Calcule a distância entre dois prótons para que a força elétrica repulsiva que age

sobre qualquer um dos dois tenha módulo igual ao seu peso na superfície da Terra.

R: 11,7 cm

Fig. 6