P1 de Física 3 da UFRJ - 2014.1

Um capacitor de placas planas e paralelas, imersas no vácuo, é conectado a uma bateria de força eletromotriz constante. Se a distancia entre as placas do capacitor é duplicada enquanto o capacitor permanece conectado a bateria, a energia armazenada no capacitor:

1. Quadruplica
2. Duplica
3. Não se altera
4. Reduz-se a metade
5. Reduz-se a um quarto

Qual é o trabalho necessário para formarmos a configuração de três partículas, todas com a mesma carga , supondo que tais partículas estão, de início, infinitamente afastadas?

Uma esfera isolante com carga uniformemente distribuída é envolta por uma casca esférica, concêntrica, condutora, e de carga , com raio interno e raio externo (). A densidade superficial de carga na parede interna da casca condutora vale:

Considera as seguintes afirmativas:

1. No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o potencial é sempre nulo;
2. Se o campo elétrico é nulo em um determinado ponto do espaço, o potencial elétrico também será nulo nesse ponto;
3. Se o potencial elétrico é nulo em um determinado ponto do espaço, o campo elétrico também deve ser nulo nesse ponto.

Quais delas são verdadeiras?

1. Apenas a I
2. Apenas a II
3. Apenas a III
4. Apenas a I e a II
5. Apenas a I e a III
6. Apenas a II e a III
7. Todas são verdadeiras
8. Nenhuma é verdadeira

Dois anéis circulares, de mesmo raio , perpendiculares ao eixo , tem seus centros em e . Ambos possuem a mesma carga total , uniformemente distribuída.

1. Determine o potencial elétrico devido aos anéis, em um ponto genérico do eixo , com abscissa , tomando tal potencial como zero no infinito ().
2. Usando o potencial do item (a), determine o campo elétrico devido aos anéis, no mesmo ponto supracitado.
3. Considere agora uma partícula de carga , ainda no mesmo ponto supracitado. Determine a energia potencial associada à interação dessa partícula com o campo elétrico produzido pelos anéis!

Um condutor, carregado com carga , possui uma cavidade esférica em seu interior. Nessa cavidade, há duas partículas, de cargas e . Chame de região o espaço fora do condutor, de região o condutor, e de região a cavidade. Qual das opções à seguir descreve corretamente o comportamento do campo elétrico nas três regiões?

Considere um eneágono (polígono de nove lados) regular, com partículas de carga em cada um de seus vértices, exceto um deles, conforme mostrado na figura. Qual é a força elétrica resultante sobre uma partícula de carga no centro do polígono.

a)

b)

c)

d )

e)

f)

Das afirmativas abaixo, assinale a única que é incorreta.

1. O campo elétrico produzido por um corpo com carga total igual a zero pode ser diferente de zero;
2. O campo elétrico no interior de um material dielétrico é sempre zero, mesmo que ele esteja em uma região com campo elétrico;
3. O campo elétrico entre as placas de um capacitor isolado diminui quando a região entre suas placas é completamente preenchida por um material de constante dielétrica ;
4. Quando um material dielétrico é inserido entre as placas de um capacitor, surge uma densidade superficial de carga induzida nas superfícies do dielétrico que causa a mudança da capacitância;
5. Quando um material dielétrico é inserido entre as placas de um capacitor, é possível submeter esse capacitor à maiores diferenças de potencial, sem que ocorra a ruptura dielétrica.

Um fio de comprimento foi carregado de modo a dotar a metade superior com densidade linear de carga e a metade inferior com densidade linear de carga , onde é uma constante positiva.

1. Determine o campo elétrico (módulo, direção e sentido) num ponto situado a uma distância do fio, na direção perpendicular a partir de seu ponto médio.
2. Obtenha o potencial elétrico no ponto supracitado.
3. Mesmo para grandes distâncias () o campo elétrico não é exatamente nulo. Qual é o comportamento do campo elétrico, como função de , nessa aproximação? Interprete seu resultado