Exercícios Física 3 5

BCJ0203 - 20182\nProva 1 - 21:00hrs\n\nQuestion 1 (1 ponto) A força de Coulomb entre duas cargas positivas é\n \n[ ] linear\n[ ] o produto vetorial\n[ ] atrativa\n[ ] o produto escalar\n[ ] repulsiva\n\nQuestion 2 (1 ponto) Em um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico dentro do condutor é\n \n[ ] zero\n[ ] \\frac{V}{l}\n[ ] \\frac{E}{\\epsilon_0}\n[ ] k*E\n\nQuestion 3 (1 ponto) Quando a diferença de potencial entre as placas de um capacitor é dobrada, a energia armazenada neste capacitor\n[ ] é aumentada por um fator de 4.\n[ ] continua a ser a mesma.\n[ ] é reduzida pela metade.\n[ ] é dobrada. Question 4 (1 ponto)\nQuatro cargas puntiformes de mesmo valor +q são colocadas nos vértices de um quadrado de lado L. O vetor campo elétrico resultante no centro do lado assinalado com é:\n \n[ ] ← \n[ ] ↑ \n[ ] → \n[ ] ↓ \n\nQuestion 5 (1 ponto) Quando uma diferença de potencial elétrico induz uma corrente em um fio\n[ ] um deslocamento médio não nulo na direção do campo elétrico é imposto às cargas do fio.\n[ ] todas as cargas no fio se movem na mesma direção.\n[ ] um deslocamento médio não nulo na direção oposta ao campo elétrico é imposto às cargas negativas do fio.\n[ ] o movimento das cargas no fio continua completamente aleatório. Question 6\nNo capítulo 21 foi discutido um modelo microscópico para a corrente elétrica. Nesse modelo a condutividade de um material seria dada por\n\\sigma = \\frac{nq^2\\tau}{m} \nonde n é a densidade volumétrica de portadores de carga (n é a carga dos portadores), \\tau o tempo médio de colisão entre os portadores de carga e m massa dos portadores.\nEm uma experiência do laboratório NaCl e dis- \nolução com so- \n, C Na+ são extretizados do tubo são colocados contatos\nmetálicos, de mesma área. A solução é conectada\ncom E e um resistor R.\n\nChamamos\n\\sigma_{C} = \\frac{nq^{2}T_{cl}}{mC}\nsigma_{Na} = \\frac{n_{Na}q_{Na}^{2}T_{Na}}{m_{Na}}\n\na conductividade do cloro e do sódio respectivamente.\n\n(a) (2 pontos) \\sigma_{C} e \\sigma_{Na} são diferentes ou são semicondutores diferentes? Explique sua resposta.\n(b) (3 pontos) Determine a corrente I que passa pelo resistor R em termos das variáveis definidas no problema, de modo que a carga do eletrón e...\n\n(c) (2 pontos) Nesse modelo simplificado para a condutividade, qual seria o campo elétrico dentro da solução aquosa (mesmo que você não tenha resolvido os itens anteriores simplesmente chame a corrente no resistor R de I).\n(d) (2 pontos) Qual a energia fornecida pela bateria após um tempo t (mesmo que você não tenha resolvido os itens anteriores simplesmente chame a corrente no resistor R de I). Continuação do espaço para a questão 6. Question 7\nO 'Modelo de Thomson', do pudim de passas, para o átomo de hélio consiste em considerar a carga positiva (2e) uniformemente distribuída em uma esfera de raio R (densidade de carga p = 3e/(2R^{3})). Por outro lado, as cargas negativas (elétrons) se encontrariam diametralmente opostas a uma mesma distância d do centro da esfera (ver figura).\n\na) (5 pontos) Calcule o campo elétrico no ponto x = d, y = 0 devido a esfera uniformemente carregada. Assuma a simetria esférica e use a lei de Gauss.\n\nb) (3 pontos) Calcule a força total no elétron posicionado em r = d.\nc) (2 pontos) Qual o valor de d para que o sistema esteja em equilíbrio? Continuação do espaço para a questão 7. Question 8 Considere um capacitor de placas paralelas com raio r. O diâmetro, 2r desse capacitor é muito maior que a distância d que separa as placas circulares. Uma das placas do capacitor é ligada à terra e a outra conectada à cúpula de um gerador de Van de Graff. Ao ligarmos o gerador observamos faíscas entre as placas do capacitor para distâncias de separação inferiores a dmax. Para distâncias de separação acima de dmax não se observa faíscas entre as placas. Foram efetuadas várias medidas de dmax listadas na tabela abaixo. Medida dmax (mm) 1 32.0 2 30.0 3 31.0 4 30.0 5 33.0 (a) (3 pontos) A partir da lei de Gauss, determine a expressão para a diferença de potencial elétrico entre as placas de um capacitor de placas paralelas. (b) (2 pontos) Determine o valor médio de dmax, bem como sua incerteza. (c) (2 pontos) Sabendo que a rigidez elétrica do ar nas condições atmosféricas do laboratório era Emax = 20.00 kV/cm, determine o potencial da cúpula, bem como sua incerteza. Despreze a incerteza em Emax e considere √2 na 1.4. Continuação do espaço para a questão 8.