Curso: Engenharia Civil/Elétrica/Computação Período: 4 ª Turma: Disciplina: Física III Turno: Mat/NotProfessor: Msc Alessandro Lisboa Data: ___/___/______Aluno(a): RA:

Exercícios : Potencial Elétrico, Lei de Gauss, Corrente Elétrica e circuitos elétricos

1) A Figura abaixo mostra cinco pedaços de plástico eletricamente carregados e uma moeda neutra. A figura mostra também uma superfície gaussiana S vista de perfil. Qual é o fluxo elétrico que atravessa a superfície S se q1 = q4 =+3,1 nC, q2 = q5 = —5,9 nC e q3 = —3,1 nC? Rep (-670 N • m^2/C.)

2) O vetor área de uma superfície é A = (2 i + 3 j)m2. Qual é o fluxo de um campo elétrico através desta superfície se o campo é (a) E = 41 N/C; (b) E =4 k N/C? resp. (a) 8N.m^2/C; (b) 0N.m^2/C

3) O cubo abaixo tem 1,40 m de lado e está orientado da forma mostrada na figura em uma região onde existe um campo elétrico uniforme. Determine o fluxo elétrico através da face direita do cubo se o campo elétrico, em newtons por coulomb, é dado por (a) 6 i; (b) -2,00 j; (c) -3,00i + 4,00k. (d) Qual é o fluxo total através do cubo nos três casos?

4) Elétrons estão sendo constantemente arrancados das moléculas de ar da atmosfera por partículas de raios cósmicos provenientes do espaço sideral. Uma vez liberados, estes elétrons estão sujeitos a uma força eletrostática F associada ao campo elétrico E produzido na atmosfera por partículas carregadas já existentes na Terra. Perto da superfície terrestre, este campo elétrico tem um módulo de 150 N/C e aponta para o centro da Terra. Qual é a variação 𝞓U da energia potencial elétrica de um elétron livre na atmosfera da Terra quando a força eletrostática faz com que ele se mova verticalmente para cima de uma distância d = 520 m (Figura abaixo)?

Resp.

5) Suponha, por exemplo, que uma partícula de prova com uma carga positiva de 1,60 . 10E-19 C seja colocada em um ponto do espaço no qual a partícula possui uma energia potencial elétrica de 2,40 .10E-17 J. Nesse caso, a energia potencial por unidade de carga é? Resp 150 J/C.

6) Qual o valor do potencial do potencial elétrico no ponto P, situado no centro quadrado de cargas pontuais que aparece na Fig. abaixo? A distância d é 1,3 metros e as cargas são:

Resp.350V

7) A Fig. Abaixo mostra três cargas pontuais mantidas fixas no lugar por forças não especificadas. Qual é a energia potencial elétrica U deste sistema de cargas? Suponha que d = 12 cm e que

Resp.

8) Uma amostra de ferro em forma de paralelepípedo tem dimensões l ,2 cm X 1,2 cm X 15 cm. Uma diferença de potencial é aplicada à amostra entre faces paralelas e de tal forma que estas faces são superfícies equipotenciais (como na Fig. 6-8è). Determine a resistência da amostra se as faces paralelas forem (1) as-extremidades quadradas (de dimensões 1,2 cm X 1,2 cm); (2) extremidades retangulares (de dimensões 1,2 cm X 15 cm).

Resp.

9) A Fig. 6-11 mostra um homem e uma vaca, ambos a uma distância D = 60,0 m do local onde um raio de corrente / = 100 kA atingiu o solo. A corrente se espalha pelo solo de modo a preencher uniformemente um hemisfério com centro no ponto em que o raio atingiu o solo. Os pés do homem estão separados por uma distância 𝞓rh = 0,50 m; as patas dianteiras e as patas traseiras da vaca estão separadas por uma distância 𝞓rv = 1,50 m. A resistividade do solo é Psolo (resistividade) = 100 Ώ • m. A resistência do homem, entre o pé direito e o pé esquerdo, e a resistência da vaca, entre os cascos dianteiros e os cascos traseiros, são iguais: R = 4,00 kΩ. (a) Qual é a corrente Ih (corrente no homem) que atravessa o corpo do homem? (b) Qual a corrente na vaca?

Resp.54,8mA, 162mA

10) Durante os 4,0 min em que uma corrente de 5,0 A atravessa um fio, (a) quantos coulombs e (b) quantos elétrons passam por uma seção reta do fio?

11) Uma esfera condutora tem 10 cm de raio. Um fio leva até ela uma corrente de 10000020 A. Outro fio retira dela uma corrente de 10000000 A. Quanto tempo é necessário para que o potencial da esfera aumente de 1000 V?

12) Um fio elétrico tem 1,0 mm de diâmetro, 2,0 m de comprimento e uma resistência de 50 mil. Qual é a resistividade do material?

13) Um ser humano pode morrer se uma corrente elétrica da ordem de 50 mA passar perto do coração. Um eletricista trabalhando com as mãos suadas, o que reduz consideravelmente a resistência da pele, segura dois fios desencapados, um em cada mão. Se a resistência do corpo do eletricista é 2000Ω, qual é a menor diferença de potencial entre os fios capaz de produzir um choque mortal?

14) Um certo fio tem resistência R. Qual a resistência de um segundo fio , feito do mesmo material, como metade do comprimento e metade do diâmetro?

15) A Fig. Abaixo mostra um circuito com mais de uma malha formado por uma fonte ideal e quatro resistências com os seguintes valores:

(a) Qual é a corrente na fonte?

16) Calcule a resistência equivalente para os circuitos abaixo, nos terminais a-b:

17) Calcular a tensão no resistor RL

18) Para o circuito abaixo calcule as correntes indicadas e as potências em cada resistor.

19) No circuito a seguir, onde os geradores elétricos são ideais, verifica-se que, ao mantermos a chave k aberta, a intensidade de corrente assinalada pelo amperímetro ideal A é i=1A. Ao fecharmos essa chave k, o mesmo amperímetro medirá qual valor de corrente? Resp. 10/3 i

20)Utilizando a lei das malhas, calcule I1, I2 e I3.

Resp. -8,654A, 3,365 A e 5,288 A

21)Dado o circuito abaixo, pede-se as correntes de malha.

Resp. 10,57A e 12,02ª

22)Encontre a tensão VTH e RTH, para calcular a corrente para cada carga.

Resp. VTH = 9V e RTH = 1,5kΩ