APS - Eletricidade e Calor

APS - Eletricidade e Calor

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 16) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Equilíbrio de Três Cargas

A força elétrica de interaçãoentre duas cargas puntiformes q1 e q2, distantes entre si de r, obedece à lei de
Coulomb, representada pela equação:
. Na expressão,é um vetor unitário paralelo à reta que une as
duas cargas. Sendo as cargas de mesmo sinal (), elas se repelem. Sendo as cargas de sinais opostos
(), elas se atraem. Como exemplo de aplicação dessa lei, a figura acima mostra três cargas elétricas

puntiformes, q1, q2 e q3, fixas, formando um triângulo com lados de comprimentos a, b e c.

Dados:

1. A intensidade da força elétrica resultante que atua na carga q3 vale a) 6,62 N. b) 3,60 N. c) 3,37 N. d) 8,96 N. e) 1,62 N.

Resolução. Sugestão: utilize a lei dos cossenos.

2. O ângulo que a força elétrica resultante atuante sobre a carga q3 faz com o lado de comprimento c do triângulo vale aproximadamente

a)
b)
c)
d)
e)

Resolução. Sugestão: utilize a lei dos cossenos.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 17) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Dipolo Elétrico

Um dipolo elétrico de cargas –Q e +Q, separadas pela distância d, é mantido fixo, conforme mostrado na figura abaixo. Uma partícula de massa m e carga elétrica q é posicionada em um ponto P, situado à distância x, medida a partir do centro do dipolo, e, a seguir, é liberada. Não considerar a ação do campo de gravidade local.

Dados:

1. No instante em que é liberada, a partícula possui aceleração de

Resolução.

Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 18) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Anel Eletrizado

A figura acima mostra um anel eletrizado uniformemente com carga Q. A reta Ox representa um eixo perpendicular ao plano do anel, passando pelo seu centro O. Pode-se mostrar que, em um ponto P desse eixo, situado à distância x

de O, o valor do campo elétrico produzido pela carga Q é dado por
Dados:

1. A distância x em que o campo elétrico produzido pelo anel é máximo vale a) 4,0 m. b) 5,7 m. c) 2,8 m. d) 6,5 m. e) 1,3 m.

Resolução.

2. Em uma situação em que(x muito maior do que r) o campo elétrico no ponto P é expresso por
a)
b)
c)
d)

e) 0. Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 19) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Bastão Eletrizado

O campo elétrico produzido por um corpo eletrizado de formato qualquer, em um ponto P, é dado por
até o ponto P, ou seja, e é um vetor unitário representado por

Na expressão, dQ é um elemento de carga do corpo situado em um ponto O, r é a distância desse elemento de carga . Como exemplo, vamos supor que

figura acima. Nesse caso,, sendo a densidade linear de carga do bastão e um elemento de seu

esse corpo seja um bastão de comprimento L, eletrizado uniformemente com carga elétrica Q, conforme ilustrado na comprimento. A densidade linear de carga é calculada por .

Dados:
a)
. b)
. c)
. d)
. e)

1. Para o bastão eletrizado esquematizado na figura acima, o campo elétrico produzido no ponto P vale .

Resolução.

a)

2. O campo elétrico no ponto P, supondo que distância seja 80 m, vale .

b)
c)
d)
e)

Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 20) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Esfera Condutora

A figura acima mostra uma esfera maciça condutora, de raio R, eletrizada com carga elétrica Q. O potencial elétrico V produzido pela esfera em um ponto P, distante r do seu centro, é expresso pela equação . A carga permanece na superfície da esfera, em equilíbrio eletrostático.

Dados:

Resolução.

2. O trabalho realizado por um operador, ao transportar uma carga puntiformeda superfície

Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 21) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Força de Lorentz

Uma partícula de massa e carga elétrica positiva q entra em uma região na qual existem campo elétrico e campo magnético, ambos uniformes, constantes, perpendiculares entre si e de módulos, respectivamente, E e B. A magnitude da força peso da partícula ( ) é desprezível se comparada à força elétrica (

) e à

). A partícula entra na região com velocidade inicial, de módulo

força magnética ( e direção perpendicular aos campos elétrico e magnético, e desvia-se até atingir, com velocidade nula, a distância

máxima d da reta suporte da velocidade inicialA partícula volta a aproximar-se dessa reta, de modo que sua

trajetória é uma curva plana, conforme mostrado na figura acima. A força resultante entre a força elétrica e a força magnética é conhecida como força de Lorentz: .

Dados:

1. A distância d vale

a)
b)
c)N.
d)N.
e)

2. A força de Lorentz que atua sobre a partícula no ponto A vale Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 2) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Torque Magnético

imerso em uma região onde há campo magnético uniforme, é expressa pela equação . Numa situação

A força magnética que atua em um fio reto de comprimento L, percorrido por corrente elétrica de intensidade I e em que o fio forma uma espira, ou seja, a corrente faz um percurso fechado, verifica-se que a espira sofre a ação de

torque magnético dado porNa expressão, é o momento de dipolo magnético da espira, definido por
, A é a área de sua superfície eé um vetor unitário perpendicular ao seu plano. Como exemplo, a figura
uma região na qual atua campo magnético uniforme de intensidadeA espira pode girar em torno do lado CD e é

acima mostra uma espira retangular ABCD percorrida por corrente elétrica de intensidade I. A espira está imersa em abandonada na posição ilustrada.

Dados:
1. As forças magnéticase que atuam nos lados AB e BC da espira valem, respectivamente,
a)e . b) e . c) .
d)e) .

Resolução.

2. O torque magnéticoque atua sobre a espira é
a)
b)
c)
d)
e)

47 Resolução.

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ICET – CURSO: Engenharia Ciclo Básico (Eletricidade e Calor - Ficha 23) Estudos Disciplinares Nome: RA: Turma:

Gelo Derretido

Ao introduzirmos um pedaço de gelo em um copo contendo água, observa-se que, decorrido algum tempo, um dos seguintes resultados se verifica: (1) nenhuma parte do gelo se funde; (2) todo gelo se funde; (3) parte do gelo se funde; (4) parte da água se solidifica; (5) toda a água se solidifica. O resultado final vai depender das massas e das temperaturas iniciais da água e do gelo. Para exemplificar esse fenômeno, são introduzidos 6 g de gelo a -26 ºC em

um recipiente contendo 70 g de água à temperatura de 15 ºC. O calor específico da água é

e o do gelo é

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