Capitulo 13

Exercício 7

Uma carga q está localizada no centro de um cubo de aresta L. Qual o valor do fluxo do campo elétrico através de uma das faces do cubo? Sua resposta se alternaria se a carga fosse afastada do centro do cubo mas permanecesse em seu interior?

Capitulo 13

Exercício 6

Um condutor maciço tem uma cavidade como a que está na figura 13-8.Uma pequena carga +q está colocada na cavidade. (Pode-se conseguir este efeito colocando a carga elétrica num pequeno pedaço de cortiça e pendurando a cortiça na cavidade com um fio isolante).

(a) Provar que há uma densidade de carga induzida sobre a superfície interna da cavidade tal que a carga total induzida é q’=-q, independente da localização de q.

(b) Traçar as linhas de força deste problema.

Capitulo 13

Exercício 5

Uma casca esférica metálica, com carga q oca, envolve um a carga -2q, negativa, como mostra a figura. Qual as quantidades de carga total nas superfícies interna e externa da casca metálica?

Capitulo 13

Exercício 4

Na lei de Gauss: 

(a) Qual é a superfície de integração?

(b)Qual é a carga q?

(c) O campo E mencionado é o devido à carga q?

(d) Se o fluxo é nulo, necessariamente o campo é nulo na superfície? E a carga dentro da superfície é necessariamente nula neste caso?

Capitulo 13

Exercício 3

Num  universo fictício onde o campo elétrico de uma carga puntiforme fosse dada pela expressão 

O espaço no universo fictício do exemplo acima é eletricamente neutro? Continua sendo verdade que o fluxo através de uma superfície fechada do campo criado por uma carga no seu exterior é nulo?

Capitulo 13

Exercício 2

Como seria a lei de Coulomb num universo fictício onde existissem apenas duas dimensões espaciais e valesse a lei de Gauss?

Capitulo 13

Exercício 1

O que aconteceria com o espaço de um universo fictício em que o campo elétrico de uma carga puntiforme fosse dado pela expressão: 

Capitulo 8

Exercício 9

Um núcleo de hélio tem dois nêutrons e dois prótons. Estes se repelem eletrostaticamente, fazendo com que o núcleo tenda a explodir. A atração gravitacional, por outro lado, tende a manter as partículas juntas. É possível atribuir a estabilidade do núcleo à atração gravitacional? A lei da gravitação de Newton afirma que as forças de interação entre duas massas m1 e m2, separadas pela distância d, são dadas por Fgrav=Gm1.m2/d², onde G=6,67x10^-11Nm²/kg². A massa do próton é

mp=1,67x10^-27kg e sua carga é e=1,6x10^-19C.

Capitulo 8

Exercício 8

8. São dadas duas cargas negativas q1 e q2, localizadas respectivamente nos pontos descritos pelos valores, r1 e r2, respectivamente. Escreva o campo elétrico criado pela carga q2 no ponto r1. Usando esse campo, mostre que a carga q2 repele a carga q1.

Capitulo 8

Exercício 7

 No texto afirmamos que:

“(...) é importante notar que a carga elétrica é uma grandeza escalar, ou seja, que não tem propriedades tais como direção e sentido”. Além disso, o espaço onde as cargas estão contidas é equivalente em todas as direções. Portanto, quando duas cargas elétricas são colocadas no espaço, a reta que une as cargas é um eixo de simetria.

Por isso a direção da força entre as cargas tem necessariamente que ser a desse eixo de simetria, ou seja, da reta que as une.

Como você explica essa ideia a um estudante do secundário, sem usar matemática?

Capitulo 8

Exercício 6

Como seria uma experiência de indução eletrostática num universo em que a força entre cargas aumentasse com a distância relativa?

Capitulo 8

Exercício 5

São dadas duas esferas idênticas, de raio R, cada uma delas contendo uma carga q em algum ponto do seu interior. Usando a Lei de Coulomb, calcule a incerteza da força entre as esferas quando os seus centros estão separados por uma distância d. Mostre que as esferas se comportam como cargas puntiformes quando d é muito maior que R.

Respostas da aula 8: Carga elétrica propriedades

1)A carga elétrica existe mesmo porque é possível ver seus efeitos como, por exemplo, nos processos de eletrização.

 2)Tem sentido falarmos de soma algébrica de tempo, temperatura, massa, matéria e força.

3) A lei de conservação da carga elétrica diz que não é possível a criação de uma quantidade de carga sem a criação de outra quantidade de carga de sinal oposto e como a quantidade de carga do fóton é 0 não é possível transforma-lo em outros dois elétrons que tem quantidade de carga negativa.

4)Um corpo que se encontra eletricamente neutro também pode-se dizer que suas cargas estão em equilíbrio.

6)Numa experiência em que a força elétrica aumentasse com a distância relativa seria necessário deixar os corpos carregados a distância relativamente grande para observar uma maior interação eletrostática e a medida que os corpos fosse aproximados os efeitos da eletrização ficariam desapercebidos.

7)As cargas são grandezas escalares mas força eletrostática é uma grandeza vetorial por isso as cargas devem ter um eixo de simetria pra mostrar que o par ação e reação da força elétrica tem a mesma direção e sentido igual ou diferente dependendo do sinal das cargas.

8)Em cargas negativas as linhas de campo “entram” e o vetor campo elétrico segue as linhas de campo e esse é o campo nas cargas q1 e q2 e como são cargas de mesmo sinal há uma repulsão, ou seja, a força e o campo tem sentidos opostos  isso pode ser representado matematicamente com a fórmula F = q. E , e o sinal negativo da carga indica que força e campo são opostos.

9)Não é possível atribuir a estabilidade do núcleo somente a ação gravitacional porque utilizando a Lei da Gravitação universal e Lei de Coulomb para calcular as forças e utilizando os dados do problema e uma mesma medida de distância para os dois cálculos é possível ver que a força eletrostática é maior que a força de atração gravitacional dos prótons de hélio.

Força gravitacional = 1,86. 10^-64 N

      Força Elétrica= 2,3.10^-28  N 

Capitulo 8

Exercício 4

Os corpos materiais encontrados na natureza são eletricamente neutros. Isso quer dizer, necessariamente que a carga de elétron é igual em modulo à do próton?

Capitulo 8

Exercício 3

Discuta, usando a lei de conservação de carga elétrica, se é possível um fóton (partícula de luz)  se transformar em dois elétrons.

Capitulo 8

Exercicio 2

Para quais grandezas abaixo tem sentido falarmos em soma algébrica: tempo, temperatura, massa, matéria e antimatéria, força?

Capitulo 8

Exercicio 1

Carga elétrica existe mesmo ou é apenas um conceito matemático?