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ROTEIRO R03 Potencial Elétrico
Os temas que serão trabalhados no presente roteiro têm como pré-requisito os seguintes tópicos: FORÇA ELÉTRICA, CAMPO ELÉTRICO, TRABALHO (2ª. SÉRIE) e ENERGIA MECÂNICA (2ª. SÉRIE). Qual a diferença entre POTENCIAL e ENERGIA POTENCIAL? [potencial elétrico]S.I. = 𝐽 𝐶 = volt (V) Você consegue perceber alguma analogia entre POTENCIAL e CAMPO?
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02 Observe que campo elétrico é uma grandeza vetorial e potencial elétrico é uma grandeza escalar. (A) (B) Q q q Usando a definição de potencial elétrico, podemos escrever: (d.d.p.) SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS Superfícies que contém todos os pontos submetidos ao mesmo potencial elétrico. Superfícies equipotenciais são sempre perpen-diculares às linhas de campo (linhas de força). Observe que entre dois pontos de uma mesma superfície equipotencial a d.d.p. é NULA.
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03 POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR UMA CARGA PUNTIFORME 𝑉=𝑘 𝑄 𝑑 POTENCIAL ELÉTRICO GERADO POR UM SISTEMA DE CARGAS PUNTIFORMES 𝑉 𝑝 = 𝑉 1 + 𝑉 2 +… CAMPO ELÉTRICO UNIFORME 𝐸∙𝑑=𝑈
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04 EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO:
Quando necessário, adote k0 = (S.I.) e g = 10 m/s2. 01. Considere um campo elétrico uniforme de intensidade E = 4 N/C e uma carga puntiforme q = 1 mC, abandonada em A, conforme a figura. Determine o trabalho da força elétrica durante o movimento espontâneo da carga até chegar em B. 02. Uma carga puntiforme q é transportada de um ponto A até outro ponto B em uma região onde existe um campo elétrico gerado por cargas elétricas em repouso. Nesse movimento, o trabalho da força elétrica foi de 40 J. Tomando B como ponto de referência para o cálculo de energia potencial, determine: a) a energia potencial de q em A; b) o potencial elétrico de A, sabendo que q = C. 03. Em um campo elétrico gerado por cargas em repouso foram medidos em dois pontos A e B, respectivamente, os potenciais VA = 20 V e VB = 16 V. Um operador transporta nesse campo, de B para A, uma carga puntiforme de 1, C com velocidade constante. Determine: a) o trabalho da força elétrica; b) o trabalho da força aplicada pelo operador.
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05 EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO:
04. Considere a figura ao lado, que representa um campo elétrico uniforme. A partícula eletrizada com carga q = 3, C ao passar por A possuía uma velocidade vA = m/s e, ao passar por B, sua velocidade era vB = m/s. Desprezando as ações gravitacionais, determine: a) o trabalho da força elétrica no percurso AB; b) a massa da partícula. 05. São dadas as linhas de campo e as superfícies equipotenciais de um campo elétrico uniforme. Determine: a) a intensidade E do campo elétrico; b) o potencial elétrico do ponto C; c) o trabalho da força elétrica que atua em q = 1 mC, ao ser deslocada de A para C. 06. Na figura representamos as superfícies equi-potenciais planas, paralelas e igualmente espaçadas de um campo elétrico uniforme. a) Determine a ddp entre os pontos A e B; b) Represente algumas linhas de força desse campo e determine sua intensidade E.
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06 EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO:
07. (FUVEST) A figura representa algumas superfícies equipotenciais de um campo eletrostático e os valores dos potenciais correspondentes. a) Copie a figura, representando o vetor campo elétrico nos pontos A e B. b) Qual o trabalho realizado pelo campo para levar uma carga q, de C, do ponto A ao ponto B? 08. A figura mostra uma carga elétrica fixa, Q = 6,0 mC, e dois pontos, A e B, situados no vácuo a 1,0 m e 2,0 m, respectivamente, da carga Q. Determine: a) o potencial elétrico em cada ponto, A e B; b) a diferença de potencial entre estes pontos; c) o trabalho da força elétrica quando uma carga de prova (q = 2,0 μC) é transportada de A para B. Explique o sinal do trabalho.
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07 RESPOSTAS J 02. a) 40 J b) V 03. a) – J b) J 04. a) 3, J b) kg 05. a) 200 V/m b) 40 V c) J 06. a) 50 V b) E = 500 V/m 07. a) Resolução em sala. b) J 08. a) 5, V e 2, V b) 2, V c) 5, J (trabalho motor)
