Baixe Exercícios Eletrostática e outras Exercícios em PDF para Tecnologia Industrial, somente na Docsity!
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA
Disciplina: Física Profº: Jancarlos Lapa Data: ____/____/____
Aluno: __________________________ __________________ Turma: ____________
Curso: _________________________________________________________
Lista de Exercícios – Eletrostática
- (UFU - MG) Um corpo eletricamente neutro:
a) não existe, pois todos os corpos têm cargas elétricas. b) não existe, pois somente um conjunto de corpos pode ser neutro. c) é um corpo que não tem cargas elétricas positivas nem negativas. d) é um corpo desprovido de cargas elétricas positivas. e) é um corpo com o mesmo número de cargas elétricas positivas e negativas.
- A carga de um elétron é da ordem de 1,6 10-19^ Coulomb. Se um corpo recebe a carga de 10 microcoulombs, qual a quantidade de elétrons que deve ter sido adicionada a ele?
- A carga elétrica é uma propriedade intrínseca da matéria, sendo classicamente associada às partículas elementares próton e elétron. O ramo da eletricidade que estuda as cargas, suas trocas, seu armazenamento e suas interações é a Eletrostática. À luz dos conhecimentos da Eletrostática, julgue a veracidade dos itens a seguir.
(1) A menor quantidade de carga elétrica que um corpo pode apresentar, em valor absoluto, é igual à quantidade de carga elétrica presente num núcleo de hidrogênio. (2) A sentença "a carga elétrica total presente num dado sistema físico em estudo sempre se conserva", isto é, a soma algébrica de cargas positivas e negativas, em qualquer tempo constitui-se num dos mais importantes princípios da Física. (3) A razão carga-massa (q/m) apresenta o mesmo valor, em módulo, para elétrons e prótons. (4) Quando somente duas partículas carregadas são produzidas num fenômeno físico em que inicialmente a carga total é nula, a força elétrica entre elas é sempre atrativa. (5) A carga elétrica elementar tem valor de 1,6 x 10 -19^ C; é possível encontrar um corpo com uma carga de 1,6 x 10 - C.
- Uma pequena bola positivamente carregada, pendurada por um fio isolante, é aproximada de um pequeno objeto não condutor. A bola é atraída pelo objeto. A partir desse experimento, não é possível determinar se o corpo está carregado negativamente ou neutro. Por que não? Que experimento o(a) ajudaria a decidir-se entre essas duas possibilidades?
- Considere os materiais a seguir:
- madeira seca 5) ouro
- vidro comum 6) náilon
- algodão 7) papel comum
- corpo humano 8) alumínio Pesquise sobre esses materiais e verifique quais são bons condutores de eletricidade?
- Dois pedaços de um mesmo tipo de material são atritados entre si. Eles ficarão eletrizados? Por quê?
- Um bastão isolante é atritado com tecido e ambos ficam eletrizados. É correto afirmar que o bastão pode ter:
a) ganhado prótons e o tecido ganhado elétrons. b) perdido elétrons e o tecido ganhado prótons. c) perdido prótons e o tecido ganhado elétrons. d) perdido elétrons e o tecido ganhado elétrons. e) perdido prótons e o tecido ganhado prótons.
- No momento em que se desligam certos aparelhos de televisão, ao se suspender uma tira de plástico na frente da tela, esta sofre atração. Considerando essa situação, afirma-se que a tira de plástico:
I. pode estar eletricamente neutra. II. deve estar carregada, necessariamente, com carga positiva. III. deve estar carregada, necessariamente, com carga negativa. IV sofre polarização.
Qual(is) da(s) afirmação(ões) anteriores está(ão) correta(s)? Justifique brevemente.
- Três esferas metálicas, A, B e C, têm dimensões idênticas. Inicialmente, a esfera A está eletrizada com uma carga positiva igual a 4Q, a esfera B está eletrizada com uma carga positiva igual a 6Q e a esfera C está neutra. Colocam-se em contato as esferas A e C, B e A, B e C, sucessivamente, nesta ordem. Determine a carga final da esfera C.
- Duas esferas condutoras, A e B, estão em contato, inicialmente descarregadas. Elas estão suspensas por hastes isolantes e rígidas. Aproximando-se da esfera B um corpo eletrizado negativamente, conforme a figura a seguir, que sinal de cargas elétricas adquire cada uma das esferas?
- Têm-se três esferas metálicas idênticas, A, B e C. Inicialmente, a esfera A estava eletrizada com uma quantidade de carga desconhecida, enquanto B e C estavam eletricamente neutras. Feitos os contatos sucessivos de A com B e de A com C, verificou-se que C adquiriu carga elétrica positiva e de valor +Q. Pede-se:
a) o sinal e o valor da carga inicial da esfera A, em função de Q; b) o sinal e o valor da carga final da esfera B, em função de Q.
- Julgue as afirmações seguintes.
(1) Os isolantes não podem ser carregados por indução (2) Os veículos podem carregar-se pelo atrito com o ar. Alguns deles, como aqueles que transportam combustível, têm uma corrente em contato com o chão para garantir descarga constante (os pneus são isolantes), evitando a emissão de faíscas. (3) Ao aproximar seu braço da tela de uma TV ligada, você sentirá os pêlos de seu braço sendo atraídos. Isto ocorre devido à eletrização por atrito. (4) Dois pequenos corpos, A e B, eletricamente carregados, separados por uma pequena distância, repelem-se mutuamente. Se o corpo A atrai um terceiro corpo eletrizado, C, então podemos afirmar que o corpo B e o corpo C têm cargas de mesmo sinal.
- (UnE - PAS -Adaptada) Leia o texto a seguir - relativo à lei de Coulomb e à situação em que duas esferas extremamente pequenas estão carregadas positivamente e separadas por uma certa distância, no qual foram introduzidas propositadamente algumas informações incorretas.
Uma vez que as duas esferas têm cargas elétricas de sinais iguais, vão aparecer em cada esfera forças que tendem a afastá-Ias uma da outra. Essas forças têm características muito peculiares. Em primeiro lugar, elas têm sempre intensidades diferentes - dadas em coulomb, no Sistema Internacional de unidades -, sempre que uma esfera tenha uma carga elétrica diferente da outra. Se a carga elétrica em apenas uma delas for aumentada ou diminuída, essas forças aumentarão ou diminuirão, na mesma proporção, nas duas esferas. Em segundo lugar, se a distância entre as esferas aumentar, as forças entre elas diminuirão. Mas não diminuirão na mesma proporção: se a distância se tomar duas vezes maior, cada força vai-se tomar quatro vezes menor; se for três vezes maior, cada força se tomará seis vezes menor.
Em Matemática, essas forças e a distância são chamadas grandezas inversamente proporcionais; pela equação, vê- se facilmente que a força F é uma função quadrática da distância d. É interessante notar que as forças entre duas esferas quaisquer, mesmo que carregadas com sinais iguais, além de terem a mesma intensidade, sempre apresentam valores positivos e atuam em direções opostas.
Alberto Gaspar. A eletricidade e suas aplicações.' São Paulo: Ática, 1996. (com adaptação)
Reescreva quatro trechos do texto acima que contêm informações incorretas, corrigindo-as.
- São muitas as aplicações industriais das forças elétricas trocadas entre objetos eletricamente carregados. Uma dessas aplicações encontra-se em máquinas copiadoras fotostáticas do tipo Xerox, em que o processo de cópia baseia-se na interação elétrica entre partículas de
um pó ( o toner ) e o papel, ambos eletrizados. Outra aplicação é o processo antipoluição, usado em instalações que produzem grandes volumes de fumaça, que permite depositar as partículas constituintes da fumaça nas paredes da chaminé, por atração eletrostática. Com relação à eletrostática, julgue as afirmações a seguir. (1) Num experimento feito em sala de aula, o professor esfregou uma régua escolar acn1ica num pedaço de flanela, vigorosamente, e, imediatamente, mostrou que a régua era capaz de atrair pequenos pedaços de papel picado. Para que essa atração elétrica ocorresse, os pedaços de papel picado não podiam ser eletricamente neutros. (2) A pintura eletrostática é usada na proteção contra corrosão e na pintura de latarias de automóveis, para melhorar a distribuição das partículas de tinta sobre a lataria. Nesse processo, a carcaça e a tinta, previamente eletrizados, atraem-se eletricamente, o que permite camadas mais finas e homogêneas de tinta. (3) Já são comuns as coifas eletrostáticas, usadas para reduzir a quantidade de fumaça e partículas de óleo no ambiente da cozinha. Elas são ambientalmente importantes, por não lançarem à atmosfera os detritos sugados. Consegue-se esse efeito graças à atração eletrostática.
(4) É muito comum observar-se, em caminhões que transportam combustíveis, uma corrente pendurada na carroceria, que, de vez em quando, toca o chão. Isso é necessário para garantir a descarga elétrica constante da carroceria que, sem isso, devido ao atrito com o ar durante o movimento, apresenta carga elétrica suficientemente alta para colocar em risco a carga inflamável. (5) Por meio de uma conexão com a Terra, um corpo condutor eletrizado perde praticamente todas as suas cargas elétricas, passando a ser neutro.
- (UnB - DF) Em dias secos, muito comuns em Brasília, pessoas que trabalham em ambientes acarpetados tomam várias pequenas descargas elétricas, ao tocarem em maçanetas, em outros objetos metálicos ou em outras pessoas. A respeito dessa situação, julgue as afirmações.
(1) A ocorrência de descargas, na situação descrita, deve- se ao fato de o corpo da pessoa estar eletrizado pelo atrito com o carpete (enquanto anda pelo ambiente), e trocar carga, por contato, com o outro corpo. (2) Objetos metálicos são bons condutores de eletricidade e, por isso, absorvem energia elétrica do corpo da pessoa, ao contato. (3) Devido à ligação metálica, os corpos metálicos carregam-se negativamente, absorvendo elétrons; o corpo da pessoa, ao contrário, perde elétrons, e o contato gera uma corrente elétrica, ao se fechar o circuito. (4) Em ambientes secos e quentes, os carpetes emitem elétrons livres, carregando-se positivamente; eles podem descarregar-se para os objetos metálicos, através dos corpos das pessoas. (5) Após o contato com uma maçaneta, a pessoa perde parte de sua carga elétrica, ficando os dois corpos (pessoa e maçaneta) com cargas de mesmo sinal.
- Todos nós estamos familiarizados com os efeitos elétricos produzidos pelo atrito entre dois corpos. Você pode esfregar o pêlo de um gato e escutar os estalidos das faíscas produzidas, ou pentear seu cabelo em frente a um espelho num quarto escuro, para ouvir os estalidos e ver as faíscas. Podemos esfregar nossos sapatos num capacho e sentir formigamento quando pegamos a maçaneta da porta. Em todos esses casos, elétrons são transferidos pelo atrito quando um objeto é esfregado em outro. Elétrons podem, também, ser transferidos de um corpo para outro por simples contato.
(2) Sabendo que existem íons de hidrogênio no meio aquoso que envolve as células, então o campo elétrico resultante do processo de transferência de carga faz esses íons se movimentarem nesse meio aquoso, produzindo uma diferença de pH entre as regiões. (3) Sabendo que, após a transferência de um elétron de um extremo ao outro da célula, os complexos protéicos não permitem o seu retomo ao ponto de partida, é correto concluir que a intensidade da força trocada entre um íon positivo e outro negativo que surgiram devido à transferência de um elétron, é superior a 1,0· 10-12^ N. (4) A força elétrica criada pelo surgimento de Íons, devido à transferência de elétrons, independe do meio que envolve esses íons. (5) As forças que mantêm unidas as diversas parte do nosso corpo e entre partículas constituintes de todos os objetos que nos rodeiam são de origem gravitacional. As forças elétricas descritas no enunciado são forças fracas insuficientes para manter a estrutura molecular da matéria.
- (UNICAMP - SP) Duas pequenas esferas metálicas idênticas, inicialmente carregadas com cargas Q 1 = 1,0F 0 6 DC e Q 2 = -3,0F 0 6 DC, são colocadas em contato e depois afastadas uma da outra até uma distância de 60 cm.
a) Qual é a força eletrostática (em intensidade, direção e sentido) que atua sobre cada uma das cargas? b) Calcule o campo elétrico (em intensidade, direção e sentido) no ponto P, situado sobre a mediatriz do segmento de reta que une as duas cargas, a 50 cm de distância de uma delas. É dado: k 0 9,0· 10 9 N.m 2 /C 2.
- Um professor apresenta a figura adiante aos seus alunos e pede que eles digam o que ela representa.
- Andréa diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de duas cargas elétricas puntiformes de módulos diferentes;
- Beatriz diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de duas cargas elétricas puntiformes de sinais contrários;
- Carlos diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de duas cargas elétricas puntiformes de mesmo sinal.
- Daniel diz que a figura pode representar as linhas de campo elétrico de uma carga elétrica puntiforme positiva.
Os alunos que responderam corretamente são
a) Andréa e Carlos. d) Beatriz e Daniel. b) Andréa e Daniel. e) Andréa, Beatriz e Carlos. c) Apenas a Beatriz.
- Quando duas partículas eletrizadas com cargas simétricas são fixadas em dois pontos de uma mesma região do espaço, verifica-se, nessa região, um campo elétrico resultante que pode ser representado por liinhas de força. Sobre essas linhas de força, é correto afirmar que se originam na carga
a) positiva e podem cruzar-se. b) positiva e não podem se cruzar. c) positiva e são paralelas entre si. d) negativa e podem cruzar-se. e) negativa e não se podem cruzar.
- Estão representadas, a seguir, as linhas de força do campo elétrico criado por um dipolo. Considerando-se o dipolo, são feitas as afirmações a seguir.
(I) A representação das linhas de campo elétrico resulta da superposição dos campos criados pelas cargas puntiformes. (lI) O dipolo é composto por duas cargas de mesma intensidade e sinais contrários. (III) O campo elétrico criado por uma das cargas modifica o campo elétrico criado pela outra.
Dessas afirmações,
a) apenas a I é correta. b) apenas a II é correta. c) apenas a III é correta. d) apenas a I e a II são corretas. e) apenas a II e a III são corretas.
- Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10,0 m/s^2 e um campo elétrico uniforme na direção vertical e sentido ascendente de intensidade igual a 5,0· 105 N/C. Nessa região, uma partícula de carga igual a 2, F 0 6 DC e massa de 0,5 grama é lançada verticalmente para cima com velocidade de 16 m/s. Calcule, em metros, a altura máxima atingida pela partícula, em relação ao ponto de lançamento.
- Uma pequena esfera cujo peso tem intensidade igual a 1,0 x 10 -4^ N com carga negativa está em equilíbrio no interior de um campo elétrico uniforme de intensidade igual a 10^5 N/C. Estando sujeita somente às forças dos campos elétrico e gravitacional, supostos também uniformes, determine:
a) a direção e o sentido das linhas de força do campo elétrico; b) o valor da carga elétrica da esfera.
- O potencial elétrico de um ponto P de um campo elétrico é VP = 2,0· 10 4 V. Calcule a energia potencial elétrica que uma carga de prova q = -6,0F 0 6 DC adquire, ao ser colocada nesse ponto.
- (UFSM - RS) Uma partícula com carga q = 2,0 x 10 -7^ C desloca-se do ponto A ao ponto B, que estão numa região em que existe um campo elétrico.
Durante esse deslocamento, a força elétrica realiza um trabalho igual a 4,0.10 -3^ J sobre a partícula. A diferença de potencial VA - VB entre os pontos considerados vale, em volt,
a) – 8,0 x 10 -10^ C c) – 2,0 x 10 4 C e) 0,5 x 10 -4C b) 8,0 x 10 -10^ C d) –2,0 x 10 4 C
- Uma partícula, de massa 6,0 x 10 -11^ kg e eletricamente carregada com carga q = 2,0F 0 6 DC, é abandonada, a partir do repouso, em um ponto A de um campo elétrico, cujo potencial elétrico é VA = 100 V. Essa partícula desloca-se, espontaneamente, nessa região, passando pelo ponto B cujo potencial elétrico é VB = 40 V. Considerando a situação acima descrita, calcule:
a) a energia potencial elétrica armazenada pela partícula quando esta se encontra no ponto A e depois no ponto B. b) o trabalho realizado pela força no deslocamento da partícula do ponto A até o ponto B.
c) o módulo da velocidade escalar da partícula quando esta passa pelo ponto B, admitindo que a força elétrica é a única força que atua na partícula no seu deslocamento de A para B.
- (FUVEST - SP) Um elétron penetra numa região de campo elétrico uniforme de intensidade 90 N/C, com velocidade inicial de 3,0· 10^6 m/s na mesma direção e sentido do campo elétrico. Sabendo que a massa do elétron é igual a 9,0.10-31^ kg, que a carga do elétron é igual a – 1,6 x 10-19^ C e que a energia potencial elétrica inicial do elétron é nula, determine:
a) a energia potencial elétrica no instante em que a sua velocidade no interior do campo, é nula. b) o módulo da aceleração do elétron. Despreze qualquer ação gravitacional.
- O campo elétrico em uma dada região é constante, uniforme e tem intensidade E=1,0x10 5 V /m, conforme esquematizado na figura abaixo:
Determine:
a) o valor da distância d; b) a ddp entre os pontos A e F; c) o trabalho da força elétrica que atua em q = 1,0F 0 6 DC, ao ser levada de A até C seguindo o caminho AF 0 A EF 0 A ED GF 0 A EF 0 A EF C d) a energia potencial elétrica que q = 1,0F 0 6 DC adquire, ao ser colocada em B.
- O campo elétrico em uma dada região do espaço é constante e uniforme, conforme esquematizado na figura ao lado. Uma partícula de massa igual a 4,0· 10 -7kg e carga q igual a – 2,0F 0 6 DC é abandonada, a partir do repouso, no ponto A, de abscissa x = -1,0 m. Considere que a única força que atua na partícula é a força elétrica.
Determine:
a) a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico na região; b) o módulo da velocidade da partícula, após um deslocamento de 2,0 m.
- Uma carga elétrica q = 5,0F 0 6 DC é deslocada em um campo elétrico desde um ponto A até um ponto B. O trabalho realizado pela força elétrica que atua em q é igual a 2,0x10-3^ J. Determine:
a) a diferença de potencial elétrico entre os pontos A e B; b) o potencial elétrico do ponto A, considerando que o potencial elétrico de B vale + 100 V.
- Um próton é acelerado, exclusivamente, por uma força elétrica constante entre dois pontos de um campo elétrico, uma diferença de potencial elétrico de 2,0 MV. Qual a variação de energia cinética do próton? A carga elétrica do prc é igual a 1,6· 10-19^ C.
- O gráfico a seguir representa o potencial elétrico gerado por uma carga elétrica puntiforme, fixa no vácuo, em função da distância aos pontos do campo elétrico. Considere a cantante eletrostática do vácuo igual a 9,0x10^9 N.m^2 /C 2.
Usando os dados fornecidos pelo diagrama, determine, em unidades SI:
a) o valor da carga geradora; b) o potencial elétrico V 1 ; c) a distância d 2.
- Uma partícula fixa, eletrizada com carga 10,0F 0 6 DC, é responsável pelo campo elétrico existente numa determinada região do espaço. Uma partícula com carga de 4,0F 0 6 DC e 0,25 g de massa é abandonada, a partir do repouso, a 20 cm da carga fonte, recebendo desta uma força de repulsão. Considere que, na partícula, atua apenas a força elétrica e que a constante eletrostática do meio é igual a 1,0x10^10 N.m^2 /C 2. Determine:
a) o potencial elétrico do ponto situado a 20 cm da carga fonte, em relação ao infinito; b) o potencial elétrico do ponto situado a 80 cm da carga fonte, em relação ao infinito; c) o trabalho que o campo elétrico realiza, para levar a partícula de carga 4,0F 0 6 DC a 80 cm da carga fonte; d) o módulo da velocidade escalar da partícula de carga 4,0F 0 6 DC, quando estiver a 80 cm da carga fonte.
- Consideremos o campo elétrico criado por duas cargas puntiformes de 6,0nC e - 6,0nC fixas a 20 cm uma da outra, no vácuo, como mostra a figura a seguir.
Qual a energia potencial elétrica que q = 2,0 nC adquire ao ser colocada, sucessivamente, nos pontos A e B dessa figura? Considere a constante eletrostática do vácuo igual a 9,0· 10^9 N.m 2 /C 2.
- Usando os dados do exercício 14, calcule o trabalho realizado pela força elétrica no deslocamento de uma carga de prova q = 2,0 nC, do ponto A até o ponto B.
- A diferença de potencial entre as duas placas condutoras paralelas indicadas no esquema seguinte é 500 V. Considere a carga do elétron igual a -1,6· 10-19^ C.
Quando um elétron é transportado de P 1 a P 2 , o módulo do trabalho realizado pelo campo elétrico é, em joules, igual a
a) 1,3 x 10-20^ J d) 8,0 x 10 -16^ J b) 6,4 x 10-20^ J e) 8,0 x 10 -15^ J c) 6,4 x 10 -17^ J
- Um corpúsculo de 0,2 g, eletrizado com carga de 8,0x10-5^ C, varia sua velocidade de 20 m/s para 80 m/s, quando se desloca do ponto A para o ponto B de um campo elétrico. A ddp entre os pontos A e B desse campo elétrico é de:
a) 1.500 V c) 7.500 V e) 9.000 V b) 3.000V d) 8.500V
- Sobre o eixo x são colocadas duas cargas elétricas puntiformes, QA = 1,0F 0 6 DC e QB = -3,0F 0 6 DC, nos pontos de abscissas x (^) A = 0 e xB = 4,0 m, respectivamente. Determine as abscissas dos pontos desse eixo nos quais o potencial elétrico devido às cargas Q (^) A e Q (^) B é nulo.
