Perguntas

As componentes x, y e z de são dadas por

Se é uniforme, a Eq. 24-40 se reduz a

em que s é a direção perpendicular às superfícies equipotenciais.

Energia Potencial Elétrica de um Sistema de Partículas Carregadas A energia potencial elétrica de um sistema de partículas carregadas é igual ao trabalho necessário para montar o sistema com as cargas inicialmente em repouso e a uma distância infinita umas das outras. Para duas cargas separadas por uma distância r,

Potencial de um Condutor Carregado Em equilíbrio, toda a carga em excesso de um condutor está concentrada na superfície externa do condutor. A carga se distribui de tal forma que (1) o potencial é o mesmo em todos os pontos do condutor; (2) o campo elétrico é zero em todos os pontos do condutor, mesmo na presença de um campo elétrico externo; (3) o campo elétrico em todos os pontos da superfície é perpendicular à superfície.

Perguntas

1 Na Fig. 24-24, oito partículas formam um quadrado, com uma distância d entre as partículas vizinhas. Qual é o potencial P no centro do quadrado se o potencial é zero no infinito?

2 A Fig. 24-25 mostra três conjuntos de superfícies equipotenciais vistas de perfil; os três conjuntos cobrem uma região do espaço com as mesmas dimensões. (a) Coloque os conjuntos na ordem decrescente do módulo do campo elétrico existente na região. (b) Em que conjunto o campo elétrico aponta para baixo?

Figura 24-24 Pergunta 1.

Figura 24-25 Pergunta 2.

3 A Fig. 24-26 mostra quatro pares de partículas carregadas. Para cada par, faça V = 0 no infinito e considere V em pontos do eixo x. Para que pares tot existe um ponto no qual V = 0 (a) entre as partículas e (b) à direita das tot

partículas? (c) Nos pontos dos itens (a) e (b) também é zero? (d) Para tot

cada par, existem pontos fora do eixo x (além de pontos no infinito) para os quais V = 0? tot

Figura 24-26 Perguntas 3 e 9.

4 A Fig. 24-27 mostra o potencial elétrico V em função de x. (a) Coloque as cinco regiões na ordem decrescente do valor absoluto da componente x do campo elétrico. Qual é o sentido do campo elétrico (b) na região 2 e (c) na região 4?

Figura 24-27 Pergunta 4.

5 A Fig. 24-28 mostra três trajetórias ao longo das quais podemos deslocar a esfera A, positivamente carregada, aproximando-a da esfera B, também positivamente carregada, que é mantida fixa no lugar. (a) O potencial da esfera A é maior ou menor após o deslocamento? O trabalho realizado (b) pela força usada para deslocar a esfera A e (c) pelo campo elétrico produzido pela esfera B é positivo, negativo ou nulo? (d) Coloque as trajetórias na ordem decrescente do trabalho realizado pela força do item (b).

Figura 24-28 Pergunta 5.

6 A Fig. 24-29 mostra quatro arranjos de partículas carregadas, todas à mesma distância da origem. Ordene os arranjos de acordo com o potencial na origem, começando pelo mais positivo. Tome o potencial como zero no infinito.

Figura 24-29 Pergunta 6.

7 A Fig. 24-30 mostra um conjunto de três partículas carregadas. Se a partícula de carga +q é deslocada por uma força externa do ponto A para o ponto D, determine se as grandezas a seguir são positivas, negativas ou nulas: (a) a variação da energia potencial elétrica, (b) o trabalho realizado pela força eletrostática sobre a partícula que foi deslocada e (c) o trabalho realizado pela força externa. (d) Quais seriam as respostas dos itens (a), (b) e (c) se a partícula fosse deslocada do ponto B para o ponto C?

Figura 24-30 Perguntas 7 e 8.

8 Na situação da Pergunta 7, determine se o trabalho realizado pela força externa será positivo, negativo ou nulo se a partícula for deslocada (a) de A para B, (b) de B para C e (c) de B para D. (d) Coloque os deslocamentos na ordem decrescente do trabalho realizado pela força externa.

9 A Fig. 24-26 mostra quatro pares de partículas carregadas com a mesma separação. (a) Ordene os pares de acordo com a energia potencial elétrica, começando pela maior (mais positiva). (b) Para cada par, se a distância entre as partículas aumenta, a energia potencial do par aumenta ou diminui?

10 (a) Na Fig. 24-31a, qual é o potencial no ponto P devido à carga Q

situada a uma distância R de P? Considere V = 0 no infinito. (b) Na Fig. 24-

31b, a mesma carga Q foi distribuída uniformemente em um arco de circunferência de raio R e ângulo central 40o. Qual é o potencial no ponto P,

o centro de curvatura do arco? (c) Na Fig. 24-31c, a mesma carga Q foi distribuída uniformemente em uma circunferência de raio R. Qual é o potencial no ponto P, o centro da circunferência? (d) Coloque as três situações na ordem decrescente do módulo do campo elétrico no ponto P.

Figura 24-31 Pergunta 10.

11 A Fig. 24-32 mostra uma barra fina, com uma distribuição de carga uniforme, e três pontos situados à mesma distância d da barra. Coloque os pontos na ordem decrescente do módulo do potencial elétrico produzido pela barra em cada ponto.

Figura 24-32 Pergunta 11.

12 Na Fig. 24-33, uma partícula é liberada com velocidade zero no ponto A e acelerada por um campo elétrico na direção do ponto B. A diferença de potencial entre os pontos A e B é 100 V. Qual dos pontos deve estar a um ponto de maior potencial se a partícula for (a) um elétron, (b) um próton e (c) uma partícula alfa (um núcleo com dois prótons e dois nêutrons)? (d) Coloque as partículas na ordem decrescente na energia cinética que possuem ao atingirem o ponto B.