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ELETRICIDADE e MAGNETISMO 1 O núcleo do átomo de hélio, chamado de partícula alfa, possui carga elétrica q = 3 , 2 × 10 − 19 C , ou seja, duas vezes a carga fundamental eletrônica, e massa m = 6 , 64 × 10 − 27 k g . Calcule a relação entre a intensidade da força de repulsão elétrica (Coulomb), entre duas partículas alfa, e a intensidade de sua força de atração gravitacional de Newton, dada por → F g = G m 1 m 2 r 2 ^ r , onde G = 6 , 67 × 10 − 11 N . m 2 / k g 2 é a constante de atração gravitacional de Newton. Calcule ∣ ∣ → F e ∣ ∣ ∣ ∣ → F g ∣ ∣ . O resultado é 3 , 1 × 10 35 2 Duas cargas elétricas positivas, de mesmo valor de carga q, com massas iguais a m=15,0g, estão suspensas verticalmente por fios de comprimentos L=1,2m. As duas cargas se repelem eletrostaticamente, formando um ângulo de θ = 25 ° cada uma, com o eixo vertical y. Considere o módulo da aceleração da gravidade | → g | = 9 , 81 m / s 2 e a constante de Coulomb k = 9 × 10 9 N . m 2 / C 2 . Para que o sistema físico permaneça em equilíbrio mecânico e eletrostático, qual deve ser o valor de cada carga elétrica? Sugestão: isole uma das cargas e compute seu equilíbrio mecânico. O resultado é: V= 8,9 x10-6 C 3 Considere uma casca esférica de raio R e densidade superficial de cargas elétricas σ. Obtenha o Potencial Elétrico desta casca, a uma distância r ≤ R do centro da casca, em função da densidade superficial de cargas σ e da constante de Coulomb k. V ( r ) = k σ 4 π R 4 Duas placas condutoras planas, de áreas A, com cargas q opostas, estão separadas por uma distância d.Calcule a diferença de potencial elétrico entre as placas. Considere que o espaço entre as placas é o vácuo. V(r) =q dϵ0 A 5 Em uma associação em série com 1.000 resistores ôhmicos de 10Ω cada, qual é a resistência equivalente total dessa associação? Req=10 4Ω 6 Uma barra de cobre cilíndrica, de resistência elétrica R, comprimento L e seção reta A, é comprimida para a metade do seu comprimento original, sem que seu volume se altere. Pode-se afirmar que o novo valor de sua resistência elétrica é: R/4 7 Cargas elétricas e campos magnéticos estão intimamente ligados, sendo que a fluxo de um irá gerar o outro e vice-versa. Com relação as linhas de corrente, analise as seguintes asserções: I. Os campos magnéticos apresentam estruturas rotacionais circundando as linhas de corrente quando as fontes são provenientes de correntes elétricas. PORQUE II. De acordo com a regra da mão direita, linhas de correntes elétricas uniformes são fontes de campos magnetostáticos que circundam essas linhas de correntes. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I. 8 Por fenômenos elétricos, podemos citar uma infinidade de fenômenos em consequência da interação elétrica. Na eletrodinâmica clássica,quais são as duas interações que compõem a interação eletromagnética: A interação elétrica e a interação magnética. 9 A eletrostática é a parte da física que estuda as cargas elétricas em repouso. O físico britânico Michael Faraday contribuiu significativamente para o estudo da eletrostática ao formular a lei da indução eletromagnética. Qual é a relação entre a lei da indução eletromagnética e a distribuição de cargas elétricas? A lei da indução eletromagnética permite gerar correntes elétricas a partir da variação do campo magnético em uma região do espaço. 10 Um disco plano, homogeneamente carregado, de raio R muito grande, consegue sustentar verticalmente uma partícula carregada, de carga elétrica q = 10 μ C e massa 2g. Considere o limite do raio infinito, R → ∞ , quando comparado à distância da partícula ao disco. Se a constante de Coulomb é k = 9 × 10 9 N ⋅ m 2 / C 2 e a aceleração da gravidade local, em módulo, é g = 9 , 81 m / s 2 , calcule, aproximadamente, a densidade superficial de cargas, σ , do disco, nesse limite. σ =3,5 × 10⁻⁸C/m2