Busca de Exercícios - USP - Tópicos de Eletrostática Aprenda a usar!

O plutônio (Pu) é usado para a produção direta de energia elétrica em veículos espaciais. Isso é realizado em um gerador que possui duas placas metálicas, paralelas, isoladas e separadas por uma pequena distância D. Sobre uma das placas deposita-se uma fina camada de pu, que produz 510! desintegrações por segundo. O 2ºpy se desintegra, liberando py partículas alfa, Ys das quais alcança a outra placa, onde são absorvidas. ~ Nesse processo, as partículas alfa transportam uma carga positiva Q e et deixam uma carga -Q na placa de onde saíram, gerando uma corrente o. Dispositivo elétrica entre as placas, usada para alimentar um dispositivo eletrônico, Je MY que se comporta como uma resistência elétrica R = 3,0x10º Q. Estime a) acorrente |, em ampéres, que se estabelece entre as placas. b) a diferença de potencial V, em volts, que se estabelece entre as placas. c) a potência elétrica P;, em watts, fornecida ao dispositivo eletrônico nessas condições. Note E ADOTE O “Pu é um elemento radioativo, que decai naturalmente, emitindo uma partícula alfa (nucleo de “He). 19 Carga Q da partícula alfa = 2 x 1,6x10'“ C

Um equipamento, como o esquematizado na figura abaixo, foi utilizado por J.J.Thomson, no final do século XIX, para o estudo de raios catódicos em vácuo. Um feixe fino de elétrons (cada elétron tem massa m e carga e) com velocidade de módulo v,, na direção horizontal x, atravessa a região entre um par de placas paralelas, horizontais, de comprimento L. Entre as placas, há um campo elétrico de módulo constante E na direção vertical y. Após saírem da região entre as placas, os elétrons descrevem uma trajetória retilínea até a tela fluorescente T. Determine a) o módulo a da aceleração dos elétrons enquanto estão entre as placas; b) o intervalo de tempo 4t que os elétrons permanecem entre as placas; c) o desvio 4y na trajetória dos elétrons, na direção vertical, ao final de seu movimento entre as placas; d) a componente vertical v, da velocidade dos elétrons ao saírem da região entre as placas. Note e adote: Ignore os efeitos de borda no campo elétrico. Ignore efeitos gravitacionais.

Um campo elétrico uniforme, de módulo E, criado entre duas grandes placas paralelas carregadas, P, e P», é utilizado para estimar a carga presente em pequenas esferas. As esferas são fixadas na extremidade de uma haste isolante, rígida e muito leve, que pode girar em torno do ponto O. Quando uma pequena esfera A, de massa M = 0,015 kg e carga Q, é fixada na haste, e sendo E igual a 500 kV/m, a esfera assume uma posição de equilíbrio, tal que a haste forma com a vertical um ângulo 6 = 45º. Para essa situação: a) Represente, no esquema da folha de respostas, a força gravitacional P e a força elétrica Fr que atuam na esfera A, quando ela está em equilíbrio sob ação do campo elétrico. Determine os módulos dessas forças, em newtons. b) Estime a carga Q, em coulombs, presente na esfera. c) Sea esfera se desprender da haste, represente, no esquema da folha de respostas, a trajetória que ela iria percorrer, indicando-a pela letra T. NOTE E ADOTE: Desconsidere efeitos de indução eletrostática.

O fluxo de íons através de membranas celulares gera impulsos elétricos que regulam ações fisiológicas em seres vivos. A figura ao lado ilustra o comportamento do potencial elétrico V em diferentes pontos no interior de uma célula, na membrana celular e no líquido extracelular. O gráfico desse potencial sugere que a membrana da célula pode ser tratada como um capacitor de placas paralelas com distância entre as placas igual à espessura da membrana, d=8 nm. No contexto desse modelo, determine a) o sentido do movimento - de dentro para fora ou de fora para dentro da célula - dos íons de cloro (Ct ) e de cálcio (Ca?), presentes nas soluções intra e extracelular; b) a intensidade E do campo elétrico no interior da membrana; Vimy) 64 interior 1 exterior x dacélula 1 da célula membrana capacitor c) as intensidades Fc, e Fca das forças elétricas que atuam, respectivamente, nos íons C(' e Ca? enquanto atravessam a membrana; d) o valor da carga elétrica Q na superfície da membrana em contato com o exterior da célula, se a capacitância C do sistema for igual a 12 pF. NOTE E ADOTE 1pF=102F. 4nm=10°m. c=qu. Carga do elétron = —1,6 x 10º C.