P1 de Física 3 da UFRJ - 2010.2

Considere as seguintes afirmações:

1. Em um ponto qualquer do interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é sempre nulo;
2. Em um ponto qualquer do interior de um isolante, o campo elétrico é sempre nulo;
3. Se o fluxo do campo elétrico resultante através de uma superfície fechada (gaussiana) for zero, então não existem partículas carregadas no interior dessa superfície;
4. Para todos os pontos (internos e na superfície) de um condutor em equilíbrio eletrostático o potencial é o mesmo.

Dessas afirmações, quais são todas as corretas?

1. I, IV
2. I
3. III
4. IV
5. I, III, IV

Em um heptágono regular, cuja distância do centro a um dos vértices é , seis de seus vértices estão ocupados por partículas (imóveis) com a mesma carga . Qual é a força eletrostática sobre uma partícula (imóvel) de carga colocada em seu centro?

Um fio retilíneo, fino, muito longo, possui densidade linear de carga constante . Ao deslocarmos uma partícula de carga , desde um ponto a uma distância até um outro ponto a uma distância de tal fio, qual é o trabalho realizado pela força elétrica do fio sobre a partícula?

Considere o seguinte corte perpendicular a uma família de quatro superfícies equipotenciais, associadas a um campo eletrostático. Assinale a opção que melhor indica o vetor campo elétrico em cada um dos pontos A e B, respectivamente.

Um anel circular, muito fino, de raio , encontra-se em repouso no plano , com seu centro na origem. Tal anel possui carga total , uniformemente distribuída.

1. Calcule o vetor campo elétrico (módulo, direção e sentido) devido a tal anel num ponto do eixo , com cota arbitrária .
2. Considere agora um bastão retilíneo, muito fino, em repouso, situado no eixo , entre e . Tal bastão também possui carga total , uniformemente distribuída. Calcule o vetor força elétrica sobre tal bastão devido ao anel. (Sugestão: a força sobre o bastão constitui-se da soma vetorial das forças sobre cada elemento infinitesimal do bastão carregado).

Uma bola esférica, condutora, sólida, em equilíbrio eletrostático, de raio , possui carga total . Tal bola é circundada por uma coroa esférica, isolante (de constante dielétrica ), de raios interno e externo , com uma carga total , uniformemente distribuída (pelo interior da coroa).

1. Calcule o vetor campo elétrico resultante (módulo, direção e sentido) nas três regiões: (I) ; (II) ; (III) .
2. Calcule o potencial elétrico resultante nas três regiões acima mencionadas, fazendo-o zero no infinito.

Deseja-se conectar um capacitor de a outro de . Com qual tipo de ligação o capacitor de terá uma diferença de potencial maior através dele do que o capacitor de ? Com qual tipo de ligação o capacitor de terá um módulo de carga maior em cada placa do que o capacitor de ?

1. Em série. Em série.
2. Em paralelo. Em paralelo.
3. Em série. Em paralelo.
4. Em paralelo. Em série.
5. Em série. Nem em série nem em paralelo.

Um anel circular, fino, de raio , está disposto no plano , com centro na origem. Nele, há uma densidade linear de carga , onde é o tradicional ângulo polar e é uma constante. Qual é a carga total de tal anel?

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