Eletrostática – 2020

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Eletricidade

Eletrostática

Carga elétrica e Processos de eletrização

01- (UNESPAR – PR – 2020)

Nos dias de tempestades com raios e relâmpagos, ficar dentro do carro é seguro.

A alternativa que melhor explica este fato é:

a) Os pneus de borracha, materiais isolantes, explicam a segurança dentro dos carros;

b) O vetor soma do potencial elétrico em todos os pontos internos e superficiais do carro é constante;

c) Os raios ou relâmpagos não caem sobre carros devido à sua forma quase esférica;

d) As cargas elétricas em excesso distribuem-se uniformemente no interior do veículo, por isso a

segurança;

e) O campo elétrico resultante nos pontos internos do condutor é nulo.

Veja a seguir teoria a respeito do assunto que pode lhe ser útil.

Blindagem eletrostática  se, no interior de um condutor oco em equilíbrio eletrostático o campo elétrico  é nulo, qualquer aparelho elétrico e eletrônico, quando colocado em seu interior ficará protegido de influências perturbadoras externas.

Esse fenômeno foi comprovado experimentalmente por Michael Faraday ao encerrar-se no interior de uma gaiola condutora, onde verificou não haver manifestação de fenômenos elétricos no seu interior. Essa gaiola deve ser feita de material condutor de eletricidade e não precisa ser contínua, podendo ser uma rede metálica, por isso recebeu o nome de gaiola.

Foi adaptada para proteger instrumentos e aparelhos de grande sensibilidade colocados em seu interior.

blindagem eletrostática (gaiola de Faraday) também é utilizada nos carros e aviões, oferecendo proteção contra descargas

 elétricas. Construções também são feitas utilizando blindagem eletrostática, a fim de proteger seus equipamentos elétricos e eletrônicos.

R- E

02- (Escola de Especialistas de Aeronáutica – EEAR – 019/020)

Considere quatro esferas metálicas idênticas, A, B, C e D, inicialmente separadas entre si.

Duas delas, B e D, estão inicialmente neutras, enquanto as esferas A e C possuem cargas elétricas iniciais, respectivamente, iguais a 3Q e -Q.

Determine a carga elétrica final da esfera C após contatos sucessivos com as esferas A, B e D, nessa ordem, considerando que após cada contato, as esferas são novamente separadas.

a) Q/4 b) Q/2 c) 2Q d) 4Q

Eletrização por contato

Pode ocorrer entre dois condutores (cargas elétricas se distribuem em suas superfície externas) ou entre um condutor e um isolante (no isolante as cargas elétricas ficam somente no local do contato).

Considere um condutor A eletrizado com carga positiva (QA = + Q) e outro condutor B, eletricamente
neutro
 (QB = 0) presos a suportes isolantes (para que não descarreguem, inicialmente separados.

Quando são colocados em contato, os dois se comportam como se fossem um único corpo e haverá uma distribuição de cargas nas superfícies de A e de B.

Após essa distribuição de cargas são separados e A ficará com carga QA’ e B com carga QB’, tal que QA’ + QB’ = + Q (princípio da conservação das cargas elétricas).

Observe que, se os condutores forem idênticos e com as mesmas dimensões, você teria QA’ = QB’= Q’  Q’ + Q’ = + Q  Q’=Q/2

Se os dois corpos forem idênticos e estiverem inicialmente eletrizados com cargas QA e QB, após o contato eles terão cargas idênticas Q’ tal que Q’= (QA + QB)/2.

No caso do exercício:

R- A

03- (UFJF – MG – 2020)

Luiz e Sérgio brincam de cabo de guerra eletrostático: uma bolinha de isopor eletrizada positivamente por atrito é pendurada com um fio de seda a um suporte, de forma que ela

possa balançar livremente.

Cada um escolhe um bastão diferente para eletrizar, e depois de atritarem uma das extremidades de cada bastão, colocam-nos em posições opostas em posições opostas, mas equidistantes, à bolinha. Ganha o jogo quem tiver eletrizado mais seu próprio bastão.

Na brincadeira, a bolinha se deslocou para uma posição de equilíbrio mais próxima ao bastão de Luiz.

Pode afirmar com certeza somente que:

(A) Se os bastões têm cargas opostas entre si, então Luiz ganhou a brincadeira.

(B) Se os bastões têm cargas opostas entre si, então Sérgio ganhou a brincadeira.

(C) Se os bastões têm cargas positivas, então Sérgio ganhou a brincadeira.

(D) Se os bastões têm cargas negativas, então Sérgio ganhou a brincadeira.

(E) Se os bastões têm cargas positivas, então Luiz ganhou a brincadeira.

Pelo enunciado, na brincadeira, a bolinha se deslocou para uma posição de equilíbrio mais próxima ao bastão de Luiz (figura abaixo) e ganha o jogo quem tiver eletrizado mais seu próprio bastão.

Como cargas de mesmo sinal se repelem, quanto maior o valor das cargas maior será a força de repulsão entre elas então se os bastões tiverem cargas positivas, então Sérgio ganhou a brincadeira.

R- C

04- Universidade Federal de Uberlândia – UFU – MG – meio do ano – 2019/2020

Um estudante realiza um experimento, utilizando duas moedas, um palito de fósforo, um balão de festa e um copo plástico descartável transparente. Primeiramente, ele coloca o palito de fósforo em equilíbrio sobre uma moeda posicionada na vertical, que se equilibra sobre a segunda moeda na horizontal.

Em seguida, cobre o sistema com o copo descartável. Em um outro momento, ele infla o balão e o esfrega no próprio cabelo.

Por fim, ele aproxima o balão do palito de fósforo pelo lado de fora do copo de plástico e movimenta o balão em volta do copo. Como resultado, o estudante observa que o palito de fósforo gira sobre a moeda, acompanhando o movimento do balão. A figura mostra o dispositivo montado.

http://www.manualdomundo.com.br. Acesso em 02.fev.2019. (Adaptado)

Qual a explicação para o fato de o palito acompanhar o movimento do balão?

A) O balão se magnetiza ao ser inflado, e ele atrai o palito pelo fato de o material que compõe a cabeça do palito ser um material magnético.

B) O balão se aquece após o atrito com o cabelo e, ao se aproximar do copo, provoca correntes de convecção no ar em seu interior, gerando o movimento do palito de fósforo.

C) As moléculas do balão se ionizam após o atrito com o cabelo e, ao se aproximarem da moeda condutora, a ionizam com carga oposta, gerando um campo elétrico que faz o palito de fósforo se mover.

D) O balão se eletriza após atrito com o cabelo e, ao se aproximar do palito de fósforo, o atrai por indução eletrostática

Quando ele infla o balão e o esfrega no próprio cabelo ele está eletrizando o balão e o cabelo com cargas de sinais opostos (eletrização por atrito).

O balão eletrizado provoca uma separação de cargas por indução eletrostática no palito de fósforo, fazendo com que as cargas mais próximas entre o balão e o palito provoquem uma atração entre os mesmos.

R- D

Lei de Coulomb – Força Elétrica

05- ESCOLA NAVAL – CPAEN – 22019/2020

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra um sistema formado por duas pequenas esferas idênticas, de massa m cada uma, condutoras, neutras, suspensas por fios ideais e mantidas separadas uma da outra por um agente externo. Ao se eletrizar uma das esferas com carga –q e liberando o sistema da posição indicada na figura, após um pequeno intervalo de tempo, as esferas atingem novamente o repouso, estabelecendo uma distância x entre elas, sem o auxílio de um agente externo. Sendo k a constante elétrica e g a aceleração da gravidade local, qual a tangente do ângulo nessa nova situação?

Para este exercício iremos utilizar a Força de Coulomb. A expressão que descreve esta lei é apresentada no quadro abaixo.

Efetuando um diagrama de forças do sistema obtemos o seguinte esboço.

Campo Elétrico

06- (Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS – 019/020) 

07- (FPS-Faculdade Pernambucana de Saúde-PE-2020)

Na figura abaixo os pontos assinalados de 1 a 10 estão igualmente espaçados.

As cargas +4q e -q estão localizadas nos pontos 4 e 6, respectivamente.

Determine em que ponto o campo elétrico resultante é nulo.

A) Ponto 2

B) Ponto 3

C) Ponto 5

D) Ponto 7

E) Ponto 8

R- E

08- (FAMERP–SP – Faculdade de Medicina de São José do Rio Preto –- 2020)

Nas Ciências, muitas vezes, se inicia o estudo de um problema fazendo uma aproximação simplificada.

Um desses casos é o estudo do comportamento da membrana celular devido à distribuição do excesso de íons positivos e negativos em torno dela.

A figura mostra a visão geral de uma célula e a analogia entre o modelo biológico e o modelo físico, o qual corresponde a duas placas planas e paralelas, eletrizadas com cargas elétricas de tipos opostos.

Com base no modelo físico, considera-se que o campo elétrico no interior da membrana celular tem sentido para

(A) fora da célula, com intensidade crescente de dentro para fora da célula.

(B) dentro da célula, com intensidade crescente de fora para dentro da célula.

(C) dentro da célula, com intensidade crescente de dentro para fora da célula.

(D) fora da célula, com intensidade constante.

(E) dentro da célula, com intensidade constante.

Campo Elétrico Uniforme

vetor campo elétrico de todos os infinitos pontos localizados entre duas placas eletrizadas

com cargas de mesmo módulo e sinais contrários é constante (tem sempre a mesma

intensidade, mesma direção e mesmo sentido), ou seja é uniforme.

Afasta-se da placa com cargas positivas e se aproxima da placa com cargas negativas.

No caso do exercício o campo elétrico no interior da membrana celular tem sentido para dentro da célula, com intensidade constante.

R- E

09- (UNICAMP – SP – 2020)

Existem na natureza forças que podemos observar em nosso cotidiano. Dentre elas, a força gravitacional da Terra e a força elétrica.
Num experimento, solta-se uma bola com carga elétrica positiva, a partir do repouso, de uma determinada altura, numa região em que há um campo elétrico dirigido verticalmente para baixo, e mede-se a velocidade com que ela atinge o chão.
O experimento é realizado primeiramente com uma bola de massa m e carga q, e em seguida com uma bola de massa 2m e mesma carga q.

Desprezando a resistência do ar, é correto afirmar que, ao atingir o chão,
a) as duas bolas terão a mesma velocidade.
b) a velocidade de cada bola não depende do campo elétrico.
c) a velocidade da bola de massa m é maior que a velocidade da bola de massa 2m.
d) a velocidade da bola de massa m é menor que a velocidade da bola de massa 2m.

Uma maneira mais simples de resolver o exercício sem envolver muito cálculo algébrico pode ser a seguinte:

R- C

Condutores em equilíbrio eletrostático

10- (Universidade Federal de Sergipe – UFS – SE – 2020)

A diferença de potencial entre as duas esferas para t > 0 s, após as esferas terem atingido o equilíbrio eletrostático, é aproximadamente igual a:

A) 60 V

B) 120V

C) 0 V

D) 450 V

E) 400 V

Equilíbrio eletrostático entre dois condutores

Unindo-os por um fio condutor ou encostando-os haverá passagem de cargas elétricas entre eles até que seja atingido o equilíbrio eletrostático quando atingem o mesmo potencial V (figura III).

Assim, a diferença de potencial entre eles depois do contato é nula.

R- C