EXERCíCOSDEFíSICA-ProfessorFabioTeixeira

1、EXERCCIOS DE FSICA - Professor Fabio TeixeiraEletrosttica (Potencial Eltrico, Trabalho e Capacitores)1. (Puc-rio 2007) Duas cargas pontuais idnticas de carga q = 1 x 10 C so colocadas a uma distncia de 0,1 m. Determine o potencial eletrosttico e o campo eltrico, a meia distncia, entre as cargas.Cons

2、idere k = (1/4”) = 9,0 x 10 (Nm/C).a) 100,0 N m/C e 2,0 N/Cb) 120,0 N m/C e 0,0 N/Cc) 140,0 N m/C e 1,0 N/Cd) 160,0 N m/C e 2,0 N/Ce) 360,0 N m/C e 0,0 N/C2. (Ufrs 2005) A figura a seguir representa uma esfera metlica oca, de raio R e espessura desprezvel. A esfera mantida eletricamente isolada e mu

3、ito distante de quaisquer outros objetos, num ambiente onde se fez vcuo.Em certo instante, uma quantidade de carga eltrica negativa, de mdulo Q, depositada no ponto P da superfcie da esfera. Considerando nulo o potencial eltrico em pontos infinitamente afastados da esfera e designando por k a _ cons

4、tante eletrosttica, podemos afirmar que, aps terem decorrido alguns segundos, o potencial eltrico no ponto S, situado distncia 2R da superfcie da esfera, dado pora) -kQ/2R.b) -kQ/3R.c) +kQ/3R.d) -kQ/9R.e) +kQ/9R.3. (Ufpr 2007) O sculo XIX foi de extrema importncia para o desenvolvimento da fsica. A

5、partir das experincias pioneiras de alguns fsicos, entre eles Coulomb e Oersted, a vida do homem comeou a mudar radicalmente. Era o eletromagnetismo tomando sua forma e finalmente se materializando nos trabalhos de Maxwell, Faraday, Lenz, Ampere e outros. Nos dias de hoje, o eletromagnetismo uma das

6、 bases cientficas da vida moderna, fundamentando o funcionamento de dispositivos to simples como uma lmpada ou to sofisticados como computadores e telefones celulares. Com relao ao eletromagnetismo, considere as seguintes afirmativas:1. Um corpo eletricamente carregado possui excesso de cargas eltri

7、cas de um dado sinal. Tais cargas eltricas do origem a um campo vetorial conhecido como campo eltrico, cujas linhas de campo comeam ou terminam nessas cargas eltricas.2. Para aproximar duas cargas eltricas de mesmo sinal com velocidade constante deve-se, necessariamente, aplicar uma fora. Nesse proc

8、esso, a energia potencial eltrica do sistema diminui.3. Uma espira circular percorrida por corrente eltrica comporta-se como um m, apresentando dois plos, um norte e um sul. O sentido do campo magntico produzido definido pelo sentido da corrente que circula na espira.Assinale a alternativa correta.a

9、) Somente a afirmativa 1 verdadeira.b) Somente a afirmativa 2 verdadeira.c) Somente a afirmativa 3 verdadeira.d) Somente as afirmativas 1 e 3 so verdadeiras.e) Somente as afirmativas 2 e 3 so verdadeiras.4. (Fuvest 2003) Duas pequenas esferas metlicas, A e B, so mantidas em potenciais eletrostticos

10、constantes, respectivamente, positivo e negativo. As linhas cheias do grfico representam as interseces, com o plano do papel, das superfcies equipotenciais esfricas geradas por A, quando no h outros objetos nas proximidades. De forma anloga, as linhas tracejadas representam as interseces com o plano

11、 do papel, das superfcies equipotenciais geradas por B. Os valores dos potenciais eltricos dessas superfcies esto indicados no grfico. As questes se referem situao em que A e B esto na presena uma da outra, nas posies indicadas no grfico, com seus centros no plano do papel.NOTE/ADOTEUma esfera com c

12、arga Q gera, fora dela, a uma distncia r do seu centro, um potencial V e um campo eltrico de mdulo E, dados pelas expresses:V = K(Q/r); E = K(Q/r) = V/r; K = constante; 1volt/metro=1 newton/coloumba) Trace, com caneta, em toda a extenso do grfico da folha de respostas, a linha de potencial V = 0, qu

13、ando as duas esferas esto nas posies indicadas. Identifique claramente essa linha por V = 0.b) Determine, em volt/metro, utilizando dados do grfico, os mdulos dos campos eltricos E(PA) e E(PB) criados, no ponto P, respectivamente, pelas esferas A e B.c) Represente, em uma escala conveniente, no grfi

14、co, com origem no ponto P, os vetores E(PA), E(PB) e o vetor campo eltrico E(P) resultante em P. Determine, a partir desta construo grfica, o mdulo de E(P), em volt/metro.d) Estime o mdulo do valor do trabalho , em joules, realizado quando uma pequena carga q=2,0nC levada do ponto P ao ponto S, indi

15、cados no grfico.(2,0nC = 2,0 nanocoulombs = 2,0 10C).5. (Fuvest 2000) Na figura mostrada, esto representadas as superfcies equipotenciais do potencial eletrosttico criado por duas esferas carregadas S e S. Os centros das esferas esto sobre a reta OO. A diferena de potencial entre duas linhas sucessi

16、vas de 1 volt, e as equipotenciais de -3V e -4V esto indicadas no grfico.a) Identifique os sinais das cargas eltricas Q e Q nas esferas S e S. Indique a relao entre os mdulos das cargas |Q| e |Q|, utilizando os smbolos , ou =.b) Represente, na figura, direo e sentido do vetor campo eltrico E no pont

17、o A.c) Estime o valor do campo eltrico E no ponto A, em N/C (newton/coulomb), utilizando a escala de distncias indicada na figura.d) Se existirem um ou mais pontos em que o campo eltrico seja nulo, demarque, com a letra N, aproximadamente, a regio onde isso acontece. Se em nenhum ponto o campo for n

18、ulo, escreva na sua resposta: Em nenhum ponto o campo nulo.6. (Ufms 2006) Um dipolo eltrico constitudo por uma carga positiva e uma negativa (veja a figura). O ponto 1 est eqidistante das cargas, os pontos 2 e 3 esto eqidistantes da carga positiva e o ponto 4 mesma distncia que o ponto 1 est da carg

19、a positiva. Qual(is) da(s) afirmao(es) a seguir (so) correta(s)?(01) O trabalho para um agente externo trazer uma carga de prova do infinito at o ponto 1 nulo.(02) O trabalho para um agente externo trazer uma carga de prova at o ponto 2 maior que para trazer a carga de prova at o ponto 3.(04) O camp

20、o eltrico no ponto 1 nulo.(08) O potencial eltrico no ponto 3 igual ao potencial eltrico no ponto 2.(16) O trabalho para um agente externo trazer a carga do ponto 4 para o ponto 3 igual ao trabalho para trazer a carga do ponto 2 ao ponto 1.7. (Ufu 2006) Na figura a seguir, so apresentadas cinco linh

21、as equipotenciais, A-E, com os respectivos valores do potencial eltrico.Inicialmente, um aglomerado de partculas com carga total igual a 2,0 C est sobre a equipotencial A. Esse aglomerado deslocado para a equipotencial B. Em B o aglomerado sofre uma mudana estrutural e sua carga passa de 2,0 C para

22、1,5 C. Esse novo aglomerado de 1,5 C deslocado para a equipotencial C e, em seguida, para D, conservando-se a carga de 1,5 C. Em D ocorre uma nova mudana estrutural e sua carga passa para 1,0 C. Por ltimo, esse aglomerado de 1,0 C deslocado para a equipotencial E.Considerando as afirmaes apresentada

23、s no enunciado anterior, assinale a alternativa que corresponde ao trabalho realizado sobre o aglomerado para desloc-lo de A para E.a) 12 Jb) 16 Jc) 8 J d) 10 J8. (Ita 2006) Algumas clulas do corpo humano so circundadas por paredes revestidas externamente por uma pelcula com carga positiva e, intern

24、amente, por outra pelcula semelhante, mas com carga negativa de mesmo mdulo. Considere sejam conhecidas: densidades superficial de ambas as cargas = 0,50 x 10C/m; ” 9,0 x 10C/Nm; parede com volume de 4,0 x 10m e constante dieltrica k = 5,0. Assinale, ento, a estimativa da energia total acumulada no

25、campo eltrico dessa parede.a) 0,7 eVb) 1,7 eVc) 7,0 eVd) 17 eVe) 70 eV9. (Uel 2001) Considere o campo eltrico gerado por uma carga eltrica puntiforme +q, localizada no centro de um crculo de raio R. Uma outra carga eltrica puntiforrne q levada da posio A para B, de B para C de C para D e finalmente

26、de D para A, conforme mostra a figura abaixo. Sobre isso, considere as afirmativas.I- O trabalho menor na trajetria BC que na trajetria DA.II- O trabalho na trajetria AB positivo se a carga q for positiva.III- O trabalho na trajetria AB igual ao trabalho no trajeto BC+CD+DA.IV- O trabalho na trajetr

27、ia AB+BC+CD+DA nulo.Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta.a) Apenas as afirmativas I e IV so verdadeiras.b) Apenas as afirmativas I, II e IV so verdadeiras.c) Apenas as afirmativas II e III so verdadeiras.d) Apenas as afirmativas II, III e IV so verdadeiras.e) Apenas as afirmati

28、vas III e IV so verdadeiras.10. (Ufu 2006) Considere as seguintes afirmaes:I - Uma molcula de gua, embora eletricamente neutra, produz campo eltrico.II - A energia potencial eltrica de um sistema de cargas puntiformes positivas diminui ao ser includa uma carga negativa no sistema.III - A capacitncia

29、 de um capacitor de placas planas e paralelas depende da diferena de potencial qual o capacitor submetido.IV - O valor da resistncia eltrica dos metais depende inversamente da temperatura.Assinale a alternativa correta.a) II e IV so corretas.b) I e II so corretas.c) I e III so corretas.d) I e IV so

30、corretas.11. (Pucrs 2006) Um dispositivo muito usado em circuitos eltricos denominado capacitor, cujo smbolo Calcula-se a capacitncia (C) de um capacitor por meio da razo entre a carga (Q) que ele armazena em uma de suas armaduras e a tenso (V) aplicada a ele, ou seja, C = Q / V.Um capacitor A, com

31、capacitncia C, est inicialmente submetido a uma tenso V. Ento, um outro capacitor, B, de capacitncia diferente C, conectado em paralelo com A, mantendo-se na associao a mesma tenso eltrica V. Em relao associao dos capacitores, A e B, pode-se afirmar quea) depois de associados, os capacitores tero ca

32、rgas iguais.b) a energia da associao igual energia inicial de A.c) a energia da associao menor do que a energia inicial de A.d) depois de associados, o capacitor de menor capacitncia ter maior carga.e) a capacitncia da associao igual soma das capacitncias de A e B.12. (Ufsm 2006) A histria da maiori

33、a dos municpios gachos coincide com a chegada dos primeiros portugueses, alemes, italianos e de outros povos. No entanto, atravs dos vestgios materiais encontrados nas pesquisas arqueolgicas, sabemos que outros povos, anteriores aos citados, protagonizaram a nossa histria.Diante da relevncia do cont

34、exto e da vontade de valorizar o nosso povo nativo, o ndio, foi selecionada a rea temtica CULTURA e as questes foram construdas com base na obra Os Primeiros Habitantes do Rio Grande do Sul (Custdio, L. A. B., organizador. Santa Cruz do Sul: EDUNISC; IPHAN, 2004).O povo indgena cultuava a natureza c

35、omo ningum, navegava, divinizava os fenmenos naturais, como raios, troves, tempestades.Em tempestades, quando ocorre a descarga eltrica que se caracteriza como raio, pode-se afirmar quea) a corrente eltrica constante.b) o potencial constante.c) o campo eltrico uniforme.d) a rigidez dieltrica do ar r

36、ompida.e) a resistncia do ar uniforme.13. (Ufg 2006) Um desfibrilador externo, usado para reverso de paradas cardacas, provoca a descarga rpida de um capacitor atravs do corao, por meio de eletrodos aplicados ao trax do paciente. Na figura a seguir, v-se o grfico de descarga de um capacitor de capac

37、idade C, inicialmente 100% carregado, atravs de um resistor de resistncia R, em funo do tempo, o qual dado em termos da constante de tempo = RC. Observe que, a cada constante de tempo , a carga no capacitor reduz-se metade.Supondo que o capacitor perca 87,5% de sua carga em 3 ms e que a resistncia e

38、ntre os eletrodos seja de 50 , determine, para uma d.d.p. inicial entre as placas de 5 kV:a) a corrente mdia entre os eletrodos, nesse intervalo de 3 ms;b) a energia inicial armazenada no capacitor.14. (Unicamp 2004) Um raio entre uma nuvem e o solo ocorre devido ao acmulo de carga eltrica na base d

39、a nuvem, induzindo uma carga de sinal contrrio na regio do solo abaixo da nuvem. A base da nuvem est a uma altura de 2 km e sua rea de 200 km. Considere uma rea idntica no solo abaixo da nuvem. A descarga eltrica de um nico raio ocorre em 10s e apresenta uma corrente de 50 kA. Considerando ” = 9 x 1

40、0 F/m, responda:a) Qual a carga armazenada na base da nuvem no instante anterior ao raio?b) Qual a capacitncia do sistema nuvem-solo nesse instante?c) Qual a diferena de potencial entre a nuvem e o solo imediatamente antes do raio?15. (Uel 2003) A cmara de TV o dispositivo responsvel pela captao da

41、imagem e pela transformao desta em corrente eltrica. A imagem formada num mosaico constitudo por grnulos de csio, que se carregam positivamente quando atingidos pela luz. Separada desse mosaico por uma lmina de mica, encontra-se uma placa constituda por um material condutor de eletricidade denominad

42、a placa de sinal. Nessa placa, forma-se uma rplica eletrosttica da imagem, formada no mosaico, constituda de cargas negativas. Sobre a rplica da imagem eletrosttica na placa de sinal, correto afirmar:a) As regies mais claras da imagem correspondem s regies eletrizadas com maior quantidade de cargas

43、positivas na rplica da imagem eletrosttica.b) As regies mais escuras da imagem correspondem s regies eletrizadas com maior quantidade de cargas positivas na rplica da imagem eletrosttica.c) A rplica da imagem eletrosttica produzida atravs da eletrizao por contato com grnulos de csio do mosaico.d) A

44、rplica da imagem eletrosttica um conjunto de minicapacitores formados por efeito de induo eletrosttica.e) A rplica da imagem eletrosttica um conjunto de mini-indutores formados por efeito de induo eletromagntica.16. (Ufpe 2006) No circuito a seguir os trs capacitores tm a mesma capacitncia C = C = C

45、 = 1 F. Qual a diferena de potencial nos terminais do capacitor C, em volts?17. (Unifesp 2006) Na figura, as linhas tracejadas representam superfcies equipotenciais de um campo eltrico; as linhas cheias I, II, III, IV e V representam cinco possveis trajetrias de uma partcula de carga q, positiva, realizadas entre dois pontos dessas superfcies, por um agente externo que realiza trabalho mnimo.A trajetria em que esse trabalho maior, em mdulo, :a) I.b) II.c)