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Questão 9

FUVEST 2003
Física

(FUVEST - 2003 - 2 FASE ) Duas pequenas esferas metálicas, A e B, são mantidas em potenciais eletrostáticos constantes, respectivamente, positivo e negativo. As linhas cheias do gráfico na folha de resposta representam as intersecções, com o plano do papel, das superfícies equipotenciais esféricas geradas por A, quando não há outros objetos nas proximidades. De forma análoga, as linhas tracejadas representam as intersecções com o plano do papel, das superfícies equipotenciais geradas por B. Os valores dos potenciais elétricos dessas superfícies estão indicados no gráfico. As questões se referem à situação em que A e B estão na presença uma da outra, nas posições indicadas no gráfico, com seus centros no plano do papel.

a) Trace, com caneta, em toda a extensão do gráfico da folha de respostas, a linha de potencial V=0, quando as duas esferas estão nas posições indicadas. Identifique claramente essa linha por V=0.

b) Determine, em volt / metro, utilizando dados do gráfico, os módulos dos campos elétricos Epa e Epb criados, no ponto P, respectivamente, pelas esferas A e B.

c) Represente, em uma escala conveniente, no gráfico, com origem no ponto P, os vetores Epa, Epb e o vetor campo elétrico Ep resultante em P. Determine, a partir desta construção gráfica, o módulo de Ep, em volt / metro.

d) Estime o módulo do valor do trabalho τ, em joules, realizado quando uma pequena carga q=2,0nC é levada do ponto P ao ponto S, indicados no gráfico. (2,0nC=2,0 nanocoulombs =2,0 x 10^{-9} C)

..

Gabarito:

Resolução:

a) A soma dos potenciais produzidos pelas duas esferas é nulo, com isso os pontos pertencem ao lugar geométrico dos pontos onde V = 0. 

b) 

Utilizando a escala do gráfico, temos: 

1 cm --------- 0,02 m 

rA  é aproximadamente 0,04 m 

O campo elétrico tem intensidade: 

Sabendo que VpA = 250 V 

\ E_{pA} = frac{V_{pA}}{r} \ \ E_{pA} = 6250 V/m

O mesmo podemos realizar com rb = 0,08 m e VPB = -250 V 

E_{pB} = 3125 V/m

c) Temos: 

d)  Temos que o trabalhado realizado pela força elétrica no deslocamento da carga é dada por: 

\ 	au = q (Vp - Vs) \ \ 	au = 2,0. 10^{-9} [0-(-350)] = 7. 10^{-7} J

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