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Carga elétrica e processos de eletrização

 

Carga elétrica e Processos de Eletrização

 

Eletrostática

 

Eletrostática refere-se ao estudo das propriedades​​ e do​​ comportamento​​ de cargas elétricas em​​ repouso. A palavra provém​​ do grego (elektron com statikos) cujo significado é estacionário,​​ em​​ repouso.

 

Carga elétrica

 

A​​ carga elétrica​​ constitui​​ uma​​ propriedade​​ física​​ fundamental​​ da​​ matéria​​ armazenada em grande quantidade de​​ corpos​​ cuja​​ origem​​ vem das partículas subatômicas​​ prótons​​ e​​ elétrons​​ que constituem o​​ átomo​​ e que determinam o​​ comportamento​​ dos​​ corpos eletrizados​​ devido aos​​ fenômenos elétricos​​ e quanto à​​ atração​​ e​​ repulsão​​ entre eles.

 

Resumo histórico​​ dos fenômenos elétricos

A partir dos anos 1600 do século atual, a busca do átomo se tornou um exercício experimental

para diversos cientistas notáveis, e entre eles estão Robert Boyle, John Dalton, JJ Thomson, Ernest Rutherford e Niels Bohr.

Boyle realizou experimentos com raios catódicos (final do século XIX) cuja consequência​​ foi a descoberta​​ do elétron carregado negativamente​​ e as​​ origens​​ das primeiras noções da estrutura destes​​ átomos indivisíveis.

Em 1911, depois de Thomson, Ernest Rutherford apresentou seu modelo atômico​​ com um​​ núcleo​​ densamente composto de​​ carga positiva​​ e rodeado por​​ elétrons carregados negativamente,​​ semelhante ao nosso​​ sistema planetário,​​ com o​​ Sol sendo o núcleo.

Experimentalmente, Rutherford concluiu que o átomo​​ era constituído de uma​​ parte central positiva​​ muito​​ pequena,​​ mas de​​ grande massa​​ que denominou de​​ núcleo​​ e uma​​ parte envolvente negativa​​ e relativamente​​ enorme,​​ a​​ eletrosfera.​​ A dimensão do​​ núcleo​​ que era​​ anormalmente pequena​​ em comparação com o​​ real tamanho do átomo.

Em 1913,​​ Neils Bohr aperfeiçoou o modelo nuclear de​​ Rutherford, concluindo que os elétrons​​ estavam presentes em​​ órbitas fora do núcleo​​ e que essas​​ órbitas​​ eram específicas de​​ raio fixo,​​ cada uma​​ caracterizada por​​ níveis energéticos bem definidos.

Finalmente, Erwin Schrodinger, Louis Victor de Broglie​​ e​​ Werner Heisenberg, reunindo os

conhecimentos de seus predecessores e contemporâneos, acabaram por desenvolver​​ uma nova teoria do​​ modelo atômico,​​ válida atualmente,​​ com as seguintes​​ características:

Modelo atômico atual

Características:

 

 Os elétrons​​ possuem​​ carga negativa,​​ massa​​ muito​​ pequena e se movem em​​ órbitas​​ ao redor do​​ núcleo atômico​​ e são​​ fracamente ligados​​ ao átomo.

 

​​ núcleo atômico está localizado no​​ centro do átomo​​ e é constituído por prótons que são partículas de​​ carga positiva, cuja​​ massa​​ é aproximadamente​​ 2.000 vezes superior​​ a​​ massa​​ do​​ elétron,​​ e por nêutrons,​​ partículas​​ sem carga e com​​ massa ligeiramente​​ superior​​ à dos​​ prótons.

 

​​ As cargas​​ do​​ elétron e do próton​​ são​​ opostas​​ e convencionou-se atribuir ao​​ elétron​​ carga negativa​​ e ao​​ próton,​​ carga positiva.

 

 

​​ carga elétrica total de um​​ corpo​​ é uma grandeza quantizada,​​ ou seja, ela é sempre múltipla​​ 

Isso implicaria​​ em afirmar que a​​ carga elementar​​ é a​​ menor quantidade de carga encontrada na natureza, mas, de acordo com o modelo atômico atual,​​ os​​ prótons e nêutrons​​ não são​​ mais considerados​​ partículas elementares.​​ Eles seriam formados de​​ três partículas ainda menores,​​ os​​ quarks.

 

​​ Admite-se a existência de​​ 12 quarks na natureza, mas só dois tipos​​ formam os​​ prótons e nêutrons,​​ o quark up (u), de carga elétrica positiva,​​ igual a​​ 2/3 do valor da carga do elétron,​​ e o​​ quark down (d), de carga elétrica negativa,​​ igual a​​ 1/3 do valor da carga do elétron.

 

​​ Um próton​​ é formado por​​ 2 quarks u​​ e​​ um d,​​ implicando numa​​ carga 2/3 + 2/3 -​​ 1/3​​ =​​ 1.

nêutron é formado por dois d e um u tendo, portanto, carga nula.

 

​​ Como os elétrons​​ são​​ fracamente​​ presos ao​​ átomo e como estão nas​​ camadas externas​​ são eles que se deslocam.

 

​​ eletrização​​ de um​​ corpo é semelhante​​ à eletrização​​ de um​​ átomo.

 

​​ Em todo sistema​​ eletricamente isolado,​​ soma algébrica​​ das​​ cargas elétricas​​ é​​ constante.

 

​​ Cargas elétricas​​ de​​ mesmo sinal se repelem cargas elétricas​​ de​​ sinais​​ opostos

se atraem.

 

Condutores e isolantes elétricos

Condutores elétricos

Os átomos dos metais​​ (ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros), corpo humano, o solo, o ar úmido, etc. têm seus elétrons da última camada eletrônica fracamente unidos,​​ e podem perdê-los com facilidade.

Esses​​ elétrons recebem o nome de elétrons livres.

Devido​​ à facilidade de fornecer​​ elétrons livres,​​ esses corpos são chamados de condutores elétricos e usados para fabricar os​​ fios de cabos e aparelhos elétricos,​​ pois são bons condutores do fluxo de elétrons livres.

 

O que você deve saber,​​ informações e dicas

 

​​ Quando um condutor neutro​​ (oco ou maciço) é​​ eletrizado​​ recebendo, por exemplo,​​ elétrons,​​ na

região indicada na​​ figura​​ do meio acima.​​  Esses elétrons em excesso se repelem​​ e como o material é​​ condutor (permite a movimentação de elétrons livres) eles tendem a se​​ deslocarem ficando o mais longe possível,​​ que é na sua​​ superfície externa.

 

​​ Todo condutor eletrizado,​​ quando ligado à terra​​ se​​ descarrega. Se ele estiver eletrizado com​​ 

carga negativa,​​ ao ser ligado à terra​​ (ou tocado com o dedo, pois o corpo humano é bom condutor elétrico), o excesso de elétrons​​ se​​ desloca para a terra,​​ deixando-o​​ neutro.

Se ele estiver eletrizado com​​ carga positiva, ao ser ligado à terra​​ (ou tocado com o dedo), os elétrons da terra são atraídos para ele,​​ descarregando-o.

Terra tem capacidade de descarregar qualquer corpo​​ por ser​​ praticamente neutra​​ e muito​​ grande.

 

​​ Nas soluções líquidas condutoras os portadores de carga​​ são os íons e nos​​ gases​​ ionizados são os íons e os elétrons​​ livres.

Isolantes elétricos

 

Os átomos​​ de algumas​​ substâncias como a madeira seca, a mica, o vidro, a cerâmica, o plástico, a borracha, o ar seco, etc.​​ não permitem​​ a passagem do​​ fluxo de elétrons​​ ou deixam passar apenas um​​ pequeno número deles.

Seus átomos têm grande dificuldade​​ em​​ ceder ou receber os elétrons livres,​​ pois estão fortemente unidos​​ às​​ últimas camadas eletrônicas.

São os chamados materiais isolantes,​​ usados para​​ recobrir os fios, cabos e aparelhos elétricos.

Como os isolantes​​ não permitem​​ a movimentação de​​ elétrons livres,​​ neles, os elétrons não se

deslocam e ficam na​​ região onde​​ foram colocados​​ (figuras acima)


Processos de eletrização

Eletrização por atrito

Para que ocorra eletrização por atrito os corpos atritados devem ser de materiais diferentes e a distribuição de cargas obedece à​​ série triboelétrica​​ abaixo​​ (fornecida).

Atritando quaisquer​​ materiais dessa série, o que estiver à esquerda​​ ficará com​​ carga positiva​​ e o da​​ direita,​​ negativa.


Eletrização por contato

 

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

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​​ (figura do meio) 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’​​ =​​ Q2 ​​​​ ( Q’ carga final de cada​​ 

esfera após o contato)

Se os​​ dois corpos forem idênticos e estiverem inicialmente​​ eletrizados com cargas QA e QBapós o contato​​ eles terão​​ cargas idênticas Q’​​ tal que: 

Exemplos:

Em​​ todos​​ os casos a​​ seguir​​ as esferas​​ são​​ idênticas, e após​​ colocadas em contato​​ são​​ separadas​​ e​​ cada uma​​ delas ficará com​​ carga Q’:

 

Eletrização por indução

 

Induzir eletricamente significa provocar uma​​ separação de cargas,​​ sem que haja contato.​​ 

Observe​​ dois processos:

 

​​ Primeiro processo  Considere​​ duas esferas condutoras,​​ inicialmente​​ descarregadas​​ (neutras) e​​ encostadas uma na outra​​ (figura 1). 

Aproxima-se,​​ sem encostar, uma terceira esfera condutora eletrizada com​​ carga,​​ por exemplo,​​ negativa, deixando-a bem próxima​​ das​​ outras​​ duas esferas (figura 2).

esfera eletrizada provoca uma indução elétrica​​ (movimentação de cargas) nas​​ outras duas​​ até que elas apresentem a​​ distribuição indicada​​ na​​ figura 3.

Em seguida, sem tirar​​ do lugar a​​ esfera eletrizada, afasta-se​​ um pouco uma​​ esfera da outra. 

Finalmente, sem mexer​​ mais nas esferas, remove-se a esfera eletrizada,​​ levando-a para muito longe das​​ duas esferas.

Nessa situação final,​​ as cargas se espalham​​ ficando na​​ superfície externa de cada carga,​​ ficando eletrizadas​​ conforme a​​ figura 4.

 

​​ Segundo processo  Aproxima-se​​ um​​ condutor eletrizado,​​ por​​ exemplo,​​ negativamente

(indutor) de um condutor neutro​​ que se​​ deseja eletrizar​​ (induzido),​​ sem encostar,​​ mas​​ bem próximos​​ (figura 1).

Os elétrons livres​​ do​​ indutor serão repelidos, ficando o lado​​ direito​​ do​​ induzido​​ com​​ excesso de elétrons e o lado esquerdo​​ com​​ falta de elétrons, fenômeno que recebe o nome de indução elétrica (figura 2).

As cargas elétricas que se​​ concentram​​ nas duas​​ extremidades opostas (denominadas cargas induzidas) são de mesmo módulo,​​ mas de​​ sinais opostos e, por esse motivo​​ induzido continua neutro. 

Em seguida, ainda​​ na presença do​​ indutor você liga o​​ induzido à terra (fio terra ou com seu dedo) e observa que​​ elétrons se deslocam do induzido para a terra​​ (figura 3).

Se o indutor​​ tivesse​​ cargas positivas, ao final​​ de todo o processo o​​ induzido​​ ficaria​​ eletrizado com cargas negativas.


Observações:

 

​​ Um corpo​​ eletrizado​​ pode​​ atrair​​ um corpo​​ neutro

Aproxima-se​​ um​​ condutor eletrizado, por exemplo, negativamente​​ de um​​ condutor neutro, sem

encostar, mas bem​​ próximos​​ (figura 1).

Os elétrons livres​​ do​​ induzido​​ serão​​ repelidos, ficando o lado direito​​ do​​ induzido​​ com​​ excesso de elétrons e o lado​​ esquerdo​​ com​​ falta de elétrons,​​ fenômeno que recebe o nome de indução elétrica (figura 2).

Observe na figura 2​​ que a força de atração entre as cargas​​ negativas e positivas​​ é maior que a força de repulsão entre as​​ cargas negativas porque a​​ distância​​ entre as cargas que se​​ atraem é​​ menor e, quanto menor a distância entre cargas de​​ mesmo módulo, maior a força entre elas.

Portanto, um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro, por​​ indução, figura 3.


​​ Eletroscópios

São​​ dispositivos que apenas​​ indicam​​ se um​​ corpo está ou não eletrizado​​ não​​ fornecendo o​​ sinal​​ da​​ carga e nem seu módulo.​​ Destacam-se​​ dois tipos:

 

1o​​ ​​ Pêndulo eletrostático  consta de uma pequena esfera​​ de material​​ condutor​​ bem leve,​​ 

suspensa​​ por um fino fio​​ de​​ material isolante.

Com a esfera do pêndulo inicialmente neutra,​​ quando você aproxima ou encosta​​ um corpo​​ neutro, o pêndulo não se move.

Se você aproximar,​​ sem encostar​​ um​​ corpo eletrizado,​​ ele provocará indução na esfera​​ do pêndulo e ela será atraída.

Se o corpo carregado​​ encostar​​ na​​ esfera do pênduloambos ficarão eletrizados​​ por contato,​​ com cargas de mesmo sinal​​ e a esfera do pêndulo será repelida.

 

2o​​  ​​​​ Eletroscópio de folhas  Trata-se do​​ aparelho​​ apresentado na figura abaixo. 

Observe​​ atentamente cada elemento do mesmo.

Quando​​ a​​ esfera está neutra​​ e as​​ lâminas fechadas,​​ as​​ lâminas​​ permanecem fechadas. 

Se você aproximar​​ sem encostar​​ um​​ corpo​​ eletrizado com carga de qualquer sinal,​​ sem encostar,​​ as​​ lâminas se abrem,​​ pois o corpo eletrizado provoca uma​​ indução​​ fazendo surgir nas​​ lâminas cargas elétricas de mesmo sinal que o seu,​​ e na​​ esfera, cargas de sinais opostos​​ (figuras abaixo)

Se você afastar​​ o​​ corpo eletrizado as​​ lâminas retornam à situação inicial,​​ mas se você o​​ encostar​​ na

esfera​​ haverá eletrização por contato​​ e as​​ lâminas se abrirão.


O que você deve saber,​​ informações e dicas

 

​​ 

 

carga elétrica total de um corpo é uma grandeza quantizada, ou seja, ela é sempre múltipla inteira​​ da carga elétrica elementar │e│= 1,6.10-19​​ C e Q/│e│= n (número inteiro.

 

 

Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, alguns corpos (a maioria dos metais) são chamados de condutores elétricos e usados para fabricar os fios de cabos e aparelhos elétricos, pois são bons condutores do fluxo de elétrons livres.

Quando um condutor neutro (oco ou maciço) é eletrizado recebendo, por exemplo, elétrons, (figura A) esses elétrons em excesso se repelem e como o material é condutor (permitem a movimentação de elétrons livres) eles tendem a se deslocarem ficando o mais longe possível, que é sua superfície externa.

Se esse condutor inicialmente neutro perder elétrons ficará com excesso de prótons (figura B) que se repelem e que também se localizarão em sua superfície externa

 

Todo condutor eletrizado, quando ligado a terra se descarrega.

Se ele estiver eletrizado com carga negativa, ao ser ligado à terra (ou tocado com o dedo, pois o corpo humano é bom condutor elétrico), o excesso de elétrons se desloca para a terra, deixando-o neutro.

Se ele estiver eletrizado com carga positiva, ao ser ligado à terra (ou tocado com o dedo), os elétrons da terra são atraídos para ele, descarregando-o.

Terra tem capacidade de descarregar qualquer corpo por ser praticamente neutra e muito grande.

 

Os átomos de algumas substâncias isolantes como a madeira seca, a mica, o vidro, a cerâmica, o plástico, a borracha, o ar seco, etc. não permitem a passagem do fluxo de elétrons ou deixam passar apenas um pequeno número deles.

Seus átomos têm grande dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres, pois estão fortemente unidos às últimas camadas eletrônicas.

São os chamados materiais isolantes, usados para recobrir os fios, cabos e aparelhos elétricos.

 

Um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro, por indução (veja teoria).

 

Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre

Carga elétrica e Processos de Eletrização

 

 

01-​​ (UFPE​​ -​​ PE) 

Considere os​​ materiais:

1.​​ Borracha                   5.​​ Vidro

2.​​ Porcelana                  6.​​ Ouro

3.​​ Alumínio                   7.​​ Mercúrio

4.​​ Nylon                        8.​​ Madeira

Assinale a​​ alternativa abaixo,​​ na qual​​ os​​ três materiais​​ citados são​​ bons condutores:

a)​​ 5, 7 e 8                          

b)​​ 3, 5 e 6                    ​​ 

c)​​ 3, 4 e 6                       ​​ 

d)​​ 3, 6 e 7

Resolução:

Condutores​​ são os​​ materiais​​ que permitem que as​​ cargas​​ (elétrons livres) se​​ movimentem​​ com​​ facilidade​​ no seu​​ interior.

Os​​ metais,​​ de uma maneira em geral, são​​ bons condutores e​​ assim,​​ alumínio, ouro e mercúrio​​ são os​​ três​​ dos materiais citados,​​ bons condutores de eletricidade. ​​   

Obs: lembre-se de que o Mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente.

R- D

 

02- (UFMG-MG) 

Um​​ isolante​​ elétrico:

a)​​ não pode ser carregado eletricamente;         

b)​​ não contém elétrons;             

c)​​ tem de estar no estado sólido;

d)​​ tem, necessariamente, resistência elétrica pequena;                  

e)​​ não pode ser metálico.

Resolução:

Como os​​ metais​​ são​​ bons condutores elétricos, um​​ isolante​​ elétrico​​ não pode ser metálico.

R- E

 

03- (UECE - CE) 

A​​ matéria,​​ em​​ seu estado normal,​​ não manifesta​​ propriedades elétricas.​​ No atual estágio de conhecimentos da​​ estrutura atômica,​​ isso nos permite​​ concluir​​ que a matéria:

a)​​ é constituída somente de​​ nêutrons.                         

b)​​ possui maior número de​​ nêutrons​​ que de​​ prótons.

c)​​ possui quantidades iguais de​​ prótons​​ e​​ elétrons.    

d)​​ é constituída somente de​​ prótons.

Resolução:

Quando a matéria​​ não​​ manifesta propriedades elétricas​​ diz-se que ela está​​ eletricamente neutra,​​ pois um​​ corpo​​ eletricamente neutro​​ possui​​ número de prótons​​ igual​​ ao​​ número de elétrons.

 R- C

 

04- (FCC – BA) 

Considere uma​​ esfera metálica oca,​​ inicialmente​​ com​​ carga elétrica nula.​​ 

Carregando a esfera com um​​ certo número N de elétrons​​ verifica-se que:

a) N​​ elétrons excedentes se distribuem tanto na​​ superfície interna como na externa;

b) N​​ elétrons excedentes se distribuem em sua​​ superfície interna;

c)​​ N​​ elétrons excedentes se distribuem em sua​​ superfície externa;

d)​​ a​​ superfície interna​​ fica carregada com cargas positivas;

e)​​ a​​ superfície externa​​ fica carregada com​​ cargas positivas.

Resolução:

Quando um​​ condutor​​ “metálico”​​ neutro​​ (oco ou maciço) é​​ eletrizado​​ recebendo, por exemplo,​​ 

elétrons,​​ na​​ região​​ indicada nas​​ figuras, esses​​ elétrons​​ em​​ excesso​​ se​​ repelem​​ e como o material é​​ condutor​​ (permitem a movimentação de elétrons livres) eles​​ tendem a se deslocarem​​ ficando o​​ mais longe possível, que é sua​​ superfície externa.

R- C

 

05- (PUC - SP)

 

Não é possível​​ eletrizar​​ uma​​ barra metálica​​ segurando-a com a​​ mão,​​ porque:

a)​​ a barra metálica é​​ isolante​​ e o corpo humano é​​ bom condutor.

b)​​ a barra metálica é​​ condutora e​​ o corpo humano é​​ isolante.

c)​​ tanto a barra metálica como o corpo humano são​​ bons condutores.

d)​​ a barra metálica é​​ condutora​​ e o corpo humano é​​ semicondutor.

e)​​ tanto a barra metálica como o corpo humano são​​ isolantes.

Resolução:

As​​ cargas elétricas​​ escoam do​​ metal​​ para o​​ corpo humano​​ ou​​ vice versa​​ e depois​​ do​​ metal​​ para o​​ solo​​ ou​​ vice versa,​​ pois todos são​​ bons condutores.

R- C

 

06-​​ (FGV​​ -​​ SP) 

Tem-se uma​​ esfera​​ eletrizada negativamente​​ com​​ carga Q.​​ Sendo​​ e​​ o valor da​​ carga​​ de

um elétron, o quociente​​ Qe é,​​ necessariamente:

a)​​ par

b)​​ ímpar

c)​​ não – inteiro

d)​​ inteiro

e)​​ infinito

Resolução:

R- D

 

07- (FURG - RS)

 Sobre os​​ núcleos atômicos​​ e seus​​ constituintes,​​ são feitas​​ quatro afirmativas.

I.​​ Os​​ núcleos atômicos​​ são constituídos por​​ prótons, nêutrons e elétrons.
II.​​ O​​ próton​​ é uma partícula​​ idêntica ao elétron, porém de​​ carga positiva.
III.​​ 
Nos​​ núcleos atômicos​​ está concentrada a​​ quase totalidade​​ da​​ massa do átomo.
IV.​​ 
As​​ forças nucleares​​ são as responsáveis por manter​​ unidas as partículas​​ que compõem os​​ núcleos atômicos.
Quais afirmativas estão​​ corretas?

a)​​ apenas II

b)​​ apenas I e III

c)​​ apenas III e IV

d)​​ apenas I, II e IV

e)​​ I, II, III e IV

Resolução:

O​​ modelo atômico,​​ válido atualmente, tem as​​ seguintes características:

Características:

 Os elétrons​​ possuem​​ carga negativa,​​ massa​​ muito​​ pequena e se movem em​​ órbitas​​ ao redor do​​ núcleo atômico​​ e são​​ fracamente ligados​​ ao átomo.

​​ O núcleo atômico está localizado no​​ centro do átomo​​ e é constituído por prótons que são partículas de​​ carga positiva, cuja​​ massa​​ é aproximadamente​​ 2.000 vezes superior​​ a​​ massa​​ do​​ elétron,​​ e por nêutrons,​​ partículas​​ sem carga e com​​ massa ligeiramente​​ superior​​ à dos​​ prótons.

​​ As cargas​​ do​​ elétron e do próton​​ são​​ opostas​​ e convencionou-se atribuir ao​​ elétron​​ carga negativa​​ e ao​​ próton,​​ carga positiva.

R- C.

 

08-​​ (UNESP​​ -​​ SP) 

De acordo com o​​ modelo atômico atual, os​​ prótons e nêutrons​​ não são​​ mais considerados​​ partículas elementares.

A partir dessas informações, assinale a​​ alternativa​​ que apresenta​​ corretamente​​ 

a​​ composição do próton e do nêutron:

Resolução:

Como sabemos:​​ carga do elétron =​​ - e;​​ carga do próton =​​ + e​​ e​​ carga do nêutron =​​ 0

 R- C​​ 

 

09-​​ (FUVEST​​ -​​ SP) 

A​​ figura​​ representa um​​ eletroscópio de folhas​​ inicialmente​​ descarregado.

​​ A​​ esfera E,​​ o​​ suporte S​​ e as​​ folhas F​​ são​​ metálicos.​​ Inicialmente,​​ o eletroscópio está​​ eletricamente descarregado.

Uma​​ esfera metálica, positivamente carregada,​​ é aproximada,​​ sem encostar, da​​ esfera do eletroscópio.​​ Em qual das​​ seguintes alternativas​​ melhor se representa a​​ configuração das folhas do eletroscópio​​ (e suas cargas), enquanto a​​ esfera positiva​​ estiver​​ perto​​ de sua esfera?

Resolução:

Se você aproximar​​ sem encostar​​ um​​ corpo​​ eletrizado com​​ carga positiva,​​ sem encostar,​​ as​​ lâminas se abrem,​​ pois o corpo eletrizado provoca uma​​ indução​​ atraindo as​​ cargas negativas​​ para a​​ esfera​​ do​​ eletroscópio e deixando nas​​ lâminas cargas negativas​​ que se​​ repelem​​ fazendo-as​​ abrirem.

R- A

 

10- (ITA​​ -​​ SP) 

Um objeto metálico​​ carregado​​ positivamente,​​ com​​ carga +​​ Q,​​ é​​ aproximado​​ de um​​ eletroscópio de folhas,​​ que foi previamente​​ carregado negativamente​​ com​​ carga​​ igual a​​ -Q.

I.​​ À medida que o​​ objeto​​ for se​​ aproximando do eletroscópio,​​ as​​ folhas vão se abrindo​​ além do que​​ já estavam.

II.​​ À medida que o​​ objeto​​ for se​​ aproximando,​​ as​​ folhas​​ permanecem​​ como estavam.

III.​​ Se o​​ objeto​​ tocar​​ o terminal externo do eletroscópio, as​​ folhas​​ devem necessariamente​​ fechar-se.

Neste caso, pode-se​​ afirmar que:

a)​​ somente a​​ afirmativa I​​ é correta.                                         

b)​​ as​​ afirmativas II e III​​ são corretas.

c) afirmativas I e III​​ são corretas.                                           

d)​​ somente a​​ afirmativa III​​ é correta.

e)​​ nenhuma das​​ alternativas​​ é correta.

Resolução:

I. Falsa ​​ ​​ o​​ objeto​​ induzirá​​ cargas positivas​​ nas folhas​​ neutralizando as​​ negativas​​ e elas​​ tendem​​ a se​​ fechar.

II. Falsa ​​  ​​ veja I.

III. Correta ​​  ​​ como, pelo enunciado, o​​ objeto e corpo têm cargas iguais em módulo,​​ e elas se​​ anularão,​​ fechando as folhas​​ (corpo humano é condutor).

R- D

 

11-​​ (PUC​​ -​​ MG) 

O​​ eletroscópio de folhas​​ ilustrado​​ abaixo​​ está carregado​​ positivamente.​​ Quando uma​​ pessoa​​ tocar a esfera,​​ as​​ lâminas​​ a e b​​ se​​ fecharão​​ indicando que:

a) ​​ os​​ nêutrons​​ da pessoa passarão para o​​ eletroscópio.             

b) ​​ os​​ prótons​​ do eletroscópio passam para a​​ pessoa. 
c) ​​ passam-se​​ elétrons​​ da pessoa para o​​ eletroscópio.                                     

d) ​​ o calor da pessoa​​ aqueceu​​ as lâminas do​​ eletroscópio​​ fazendo com que elas se​​ fechassem.

Resolução:

Sendo a​​ pessoa​​ condutora​​ de​​ eletricidade​​ e quem se desloca são os​​ elétrons​​ esses​​ irão anular a carga positiva do​​ eletroscópio

R- C  

 

12-​​ (ENEM - MEC)

Por​​ qual motivo​​ ocorre a​​ eletrização​​ ilustrada na​​ tirinha?

A) Troca de​​ átomos​​ entre a​​ calça​​ e os​​ pelos​​ do gato.

B) Diminuição do​​ número de prótons​​ nos​​ pelos​​ do gato.

C) Criação de​​ novas partículas eletrizadas​​ nos​​ pelos​​ do gato.

D) Movimentação de​​ elétrons​​ entre a​​ calça​​ e os​​ pelos​​ do gato.

E) Repulsão entre​​ partículas elétricas​​ da​​ calça​​ e dos pelos do gato.

Resolução:

Eletrização por atrito

No caso do exercício, pela​​ ilustração da tirinha,​​ esse processo de​​ eletrização por atrito​​ ocorre com a​​ movimentação de elétrons​​ entre a​​ calça​​ e os​​ pelos do gato

R- D

 

13- (PUC - RS)

Uma​​ esfera metálica​​ neutra​​ é suspensa por um​​ fio isolante.​​ Quando um​​ bastão​​ feito​​ de material

isolante​​ e​​ positivamente carregado​​ é posicionado​​ perto​​ da​​ esfera metálica​​ sem encostar nela,​​ observa-se que a​​ esfera

A)​​ é​​ repelida​​ pelo bastão, porque a​​ esfera​​ se torna positivamente carregada.

B)​​ é​​ atraída​​ para o bastão, porque a​​ esfera​​ se torna negativamente carregada.

C)​​ é​​ atraída​​ para o bastão, porque o número de​​ prótons​​ na esfera é menor que no bastão.

D)​​ é​​ repelida​​ pelo bastão, porque ocorre um​​ rearranjo de prótons​​ na esfera.

E)​​ é​​ atraída​​ para o bastão, porque ocorre um​​ rearranjo dos elétrons​​ na esfera, que continua neutra.

Resolução: 

Leia a teoria a seguir:

Um corpo eletrizado pode atrair
um corpo neutro

Aproxima-se um condutor eletrizadopor exemplonegativamente de um condutor neutro, sem

encostar, mas bem próximos (figura 1).

Os elétrons livres do induzido serão repelidos, ficando o lado direito do induzido com excesso de elétrons e o lado esquerdo com falta de elétrons, fenômeno que recebe o nome de indução elétrica (figura 2).

Observe na figura 2 que a força de atração entre as cargas negativas e positivas é maior que a força de repulsão entre as cargas negativas porque a distância entre as cargas que se atraem é menor e, quanto menor a distância entre cargas de mesmo módulo, maior a força entre elas.

Portanto, um corpo eletrizado pode atrair um corpo neutro, por indução, figura 3.

R- E

 

14- (PUC - SP)

Considere cinco esferas metálicas condutoras,​​ idênticas e bem distantes entre si, apoiadas em​​ suportes isolantes.

esfera 1​​ é eletrizada com​​ carga Q, estando as demais​​ eletricamente neutras.

esfera 1​​ é colocada em​​ contatos sucessivos​​ com as​​ esferas 2, 3, 4 e 5,​​ respectivamente.

Após os contatos​​ citados, as​​ esferas 1, 3 e 5​​ são postas em​​ contato simultâneo​​ e depois​​ separadas novamente.

Podemos afirmar que a​​ carga final da ESFERA 3,​​ após​​ todos os contatos​​ citados,​​ será igual a:

A) Q/8 

B) 3Q/8 

C) 13Q/16 

D) 13Q/48

Resolução:

R- A

 

15- (Escola de Especialistas de Aeronáutica – EEAR) 

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

Resolução:

R- A

 

16-​​ (Faculdade de Tecnologia Termomecânica – SP)

Analise a​​ imagem​​ na qual se vê uma​​ sequência de eletrização por contato​​ entre dois condutores​​ A e B feitos com o​​ mesmo material,​​ mas de tamanhos diferentes,​​ sendo inicialmente A neutro e B eletricamente positivo.

Os​​ corpos A e B,​​ após o contato,​​ são levados a uma​​ posição​​ tal que efeitos de indução​​ passam a ser​​ desprezíveis.​​ O​​ resultado final​​ é:

(A) A e B​​ ficam carregados com sinais contrários.

(B)​​ A e B​​ ficam carregados positivamente, mas em quantidades desiguais de cargas.

(C) A​​ fica positivamente carregado, e​​ B​​ se neutraliza.

(D) A e B​​ ficam carregados positivamente e com a mesma quantidade de carga.

(E) A​​ permanece neutro, e​​ B​​ permanece carregado positivamente.

Resolução:

Em uma​​ eletrização por contato​​ a carga é distribuída entre os condutores, portanto​​ após o contato

ambos​​ os condutores​​ ficam carregados.​​ Nesse caso, a​​ carga depende​​ das dimensões do condutor, portanto elas não terão a mesma carga final,​​ sendo a alternativa certa a B.

R- B

 

17-​​ (UFCE​​ - CE) 

A série​​ triboelétrica​​ a seguir é uma​​ lista​​ de​​ substâncias,​​ de modo que​​ cada uma​​ se eletriza com​​ carga positiva​​ quando atritada​​ com​​ qualquer outra substância​​ que a​​ segue na lista.

Um​​ gato​​ escorrega​​ para​​ baixo​​ em uma​​ vara de plástico​​ e cai dentro de uma​​ cuba metálica X,​​ que repousa sobre uma​​ placa isolante.​​ 

Duas​​ outras cubas idênticas, Y e Z,​​ apoiadas na placa, estão em​​ contato entre si,​​ mas​​ nenhuma​​ faz​​ contato com X.​​ Quando o​​ gato​​ cai em X,​​ a placa se​​ quebra​​ e todas as​​ cubas caem, separadas,​​ sobre o​​ soalho isolado.​​ O​​ gato​​ abandona a​​ cuba X e foge.​​ Ao​​ final desse processo:

a) X​​ adquire carga positiva,​​ Y,​​ negativa e​​ Z,​​ positiva.                  

b)​​ X​​ adquire carga negativa,​​ Y,​​ positiva e​​ Z,​​ negativa.

c)​​ somente​​ X​​ adquire carga positiva                                               

d) X, Y e Z​​ têm carga positiva.

Resolução:

Na​​ eletrização por atrito​​ entre o​​ gato​​ e o​​ plástico,​​ o​​ gato​​ se eletriza com​​ carga positiva​​ (veja série triboelétrica).

Quando o​​ gato​​ cai na cuba X,​​ ele​​ a eletriza por contato com​​ carga de mesmo sinal que a dele e a​​ cuba X fica eletrizada com carga positiva.

A​​ carga positiva de X​​ induz​​ cargas negativas em Y​​ atraindo seus​​ elétrons livres​​ e, consequentemente​​ Z fica com carga positiva.

Após separadas​​ a​​ cuba X​​ tem​​ carga positiva,​​ a​​ Y,​​ negativa​​ e a​​ Z,​​ positiva.

 R- A

18-​​ (UFPE​​ -​​ PE)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Inicialmente,​​ a​​ esfera A​​ é​​ conectada​​ momentaneamente ao​​ solo​​ através de um​​ fio metálico.​​ 

Em seguida, as​​ esferas​​ são postas em​​ contato momentaneamente.​​ 

Calcule a​​ carga final​​ da​​ esfera B,​​ em μC.

 Resolução:

Quando você​​ conecta​​ a​​ esfera A ao solo​​ ela se​​ descarrega​​ tornando-se​​ neutra,​​ pois,​​ elétrons​​ fluem do solo para ela​​ anulando​​ sua​​ carga positiva.

 

19- (FUVEST​​ -​​ SP) 

 

 

 

 

 

 

 

Aproximando-se​​ uma​​ barra eletrizada​​ de​​ duas esferas condutoras,​​ inicialmente descarregadas​​ e​​ encostadas​​ uma na​​ outra, observa-se a​​ distribuição de cargas​​ esquematizada na​​ figura:

Em seguida,​​ sem tirar do lugar​​ a​​ barra eletrizada,​​ afasta-se um​​ pouco​​ uma​​ esfera da outra.​​ Finalmente,​​ sem mexer mais​​ nas esferas,​​ remove-se a barra,​​ levando-a para​​ muito longe das esferas.​​ 

Nessa​​ situação final,​​ a​​ figura​​ que​​ melhor representa​​ a​​ distribuição​​ de cargas​​ nas​​ duas esferas​​ é:

Resolução:

Considere​​ duas esferas condutoras,​​ inicialmente descarregadas (neutras) e encostadas uma na outra​​ (figura 1). 

Aproxima-se,​​ sem encostar, uma terceira esfera condutora eletrizada com​​ carga,​​ por exemplo,​​ negativa, deixando-a bem próxima​​ das​​ outras​​ duas esferas (figura 2).

esfera eletrizada provoca uma indução elétrica​​ (movimentação de cargas) nas​​ outras duas​​ até que elas apresentem a​​ distribuição indicada​​ na​​ figura 3.

Em seguida, sem tirar​​ do lugar a​​ esfera eletrizada, afasta-se​​ um pouco uma​​ esfera da outra. 

Finalmente, sem mexer​​ mais nas esferas, remove-se a esfera eletrizada,​​ levando-a para muito longe das​​ duas esferas.

Nessa situação final,​​ as cargas se espalham​​ ficando na​​ superfície externa de cada carga,​​ ficando​​ eletrizadas​​ conforme a​​ figura 4.

R- A

 

desejada​​ será preciso

(A) retirar do objeto 20 trilhões de​​ prótons.

(B) retirar do objeto 20 trilhões de​​ elétrons.

(C) acrescentar ao objeto 20 trilhões de​​ elétrons.

(D) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de​​ elétrons.

(E) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de​​ prótons.

Resolução:

R- C

 

Assinale a alternativa​​ que contém a​​ ordem de grandeza​​ do​​ número de cargas elementares​​ em uma​​ esfera de cobre​​ com​​ raio​​ da​​ ordem de milímetros.

Resolução:

R- D

 

Resolução:

R- C

 

23-​​ (UFJF​​ ​​ MG)

A​​ Figura (A)​​ mostra uma​​ esfera metálica,​​ com​​ carga positiva (+​​ q),​​ presa por um​​ fio isolante​​ para ser introduzida em​​ uma​​ caixa metálica​​ inicialmente neutra​​ e​​ isolada por uma​​ base de borracha.​​ 

Quando a​​ esfera​​ fica​​ suspensa dentro da caixa​​ sem contato​​ com ela, como mostra a​​ Figura (B),​​ aparece uma​​ carga (– q)​​ distribuída em sua​​ superfície interna​​ e outra​​ carga (+​​ q)​​ em sua​​ superfície externa.​​ Quando a​​ esfera​​ toca o fundo,​​ ela e a caixa passam a compor​​ um único​​ corpo condutor, Figura (C). 

Com base​​ nessas informações,​​ assinale a​​ alternativa CORRETA.

a) ​​ A​​ esfera​​ sai da caixa em​​ (D)​​ carregada​​ negativamente​​ com carga (– q).

b) ​​ A esfera sai da caixa em​​ (D)​​ carregada​​ positivamente​​ com carga (+q).

c) ​​ A esfera sai da caixa em​​ (D)​​ completamente​​ descarregada,​​ e todo o excesso de carga (+q) situa-se distribuído na​​ superfície externa da caixa. 

d) ​​ A esfera sai da caixa em​​ (D)​​ carregada​​ negativamente​​ com carga (– q), e todo o excesso de carga (+q) situa-se distribuído na​​ superfície interna da caixa.

e) ​​ A esfera sai da caixa em​​ (D)​​ carregada​​ positivamente​​ com carga (+q), e todo excesso de carga (– q) situa-se distribuído na​​ superfície externa da caixa.

Resolução:

Observe que a​​ caixa metálica​​ está​​ neutra​​ porque quando a​​ esfera com carga (+q)​​ fica​​ suspensa​​ em seu​​ interior,​​ sem contato,​​ aparece na caixa metálica uma​​ carga (– q)​​ distribuída em sua​​ superfície interna​​ e outra​​ carga (+q)​​ em sua​​ superfície externa.

 Quando a esfera​​ toca o fundo,​​ ela e a caixa passam a​​ compor um único corpo condutor​​ e a​​ carga (+Q) em excesso, da esfera, fica localizada na​​ superfície externa da caixa metálica.

Assim, quando a​​ esfera é retirada​​ ela já​​ não possui mais a carga (+q).

 R- C

 

 

 

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