Prof. A.F.Guimarães Questões de Eletricidade 1 ­ Carga Elétrica Questão 1 E( ). A medida está errada e não merece confiança. (UFMG) Dadas as afirmações: I. O elétron é uma partícula que apresenta a menor carga elétrica conhecida e repele prótons. II. O próton é uma partícula que também apresenta a menor carga elétrica conhecida e atrai elétrons. III. Os prótons repelem os elétrons por possuírem cargas de sinais diferentes. Assinale: A( ). Se apenas a afirmativa III for correta. B( ). Se apenas a afirmativa II for correta. C( ). Se apenas a afirmativa I for correta. D( ). Se apenas as afirmativas I e II forem corretas. E( ). Se apenas as afirmativas II e III forem corretas. Resolução: Sabemos que a carga elétrica elementar possui o valor de 1, 6 ⋅10−19 C . Sendo assim, o número de partículas elementares necessário para totalizar a carga líquida referida no texto é de: 7, 209 ⋅10−19
≅ 4,51 . 1, 6 ⋅10−19
Esse resultado não corresponde a um número inteiro. Portanto, a medida não está correta. Alternativa correta é a letra “E”. Questão 3 (UFRJ) Três pequenas esferas metálicas idênticas, A, B e C, estão suspensas, por fios isolantes, a três suportes. Para testar se elas estão carregadas, realizam‐se três experimentos durante os quais se verifica como elas se interagem eletricamente, duas a duas: A
C
A
C
Figura 1 B
C
B
C
Figura 2 A
B
A
B
Figura 3 Resolução: I. Errada. O elétron, sendo uma partícula elementar, possui o menor valor de carga elétrica, porém atrai prótons. II. Certa. O próton também é uma partícula elementar, possui o menor valor de carga elétrica e atrai os elétrons. III. Errada. Prótons e elétrons se atraem mutuamente por possuírem cargas elétricas de sinais diferentes. Alternativa correta é a letra “B”. Questão 2 (CEFET) Em um corpo de prova mediu‐se a carga de 7, 209 ⋅10−19 C . Baseados no princípio de quantização de carga elétrica, podemos afirmar que: A( ). O corpo está positivamente carregado. B( ). O corpo está negativamente carregado. C( ). O corpo está quase sem carga. D( ). A medida está indicando a carga de vários prótons. 1 www.profafguimaraes.net Experimento 1: As esferas A e C, ao serem aproximadas, atraem‐
se eletricamente, como ilustra a figura 1; Experimento 2: As esferas B e C, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 2; Experimento 3: As esferas A e B, ao serem aproximadas, também se atraem eletricamente, como ilustra a figura 3. Formulam‐se três hipóteses: I. As três esferas estão carregadas. II. Apenas duas esferas estão carregadas com cargas de mesmo sinal. III. Apenas duas esferas estão carregadas, mas com cargas de sinais contrários. Analisando o resultado dos três experimentos, indique a hipótese correta. Justifique sua resposta. A( ).
B( ).
C( ).
D( ).
E( ).
T1 < T2 < P; T1 < P <T2; T2 < T1 < P; T2 < P < T1; P < T1 < T2; Resolução: Durante a descida, temos: T1 A P FA B Assim, durante a descida com velocidade constante (Fr = 0 ⇒ a=0), temos a seguinte condição: T1 = P + FA . Onde FA é uma força de atração que a esfera “A” experimenta. Mesmo que a esfera condutora “A” seja neutra, ela experimenta uma força de atração devido às cargas da esfera “B” por causa da indução eletrostática. Agora, durante a subida temos: T2 FR A P B Resolução: I. Errada. Não existe a possibilidade das três esferas possuírem carga elétrica diferente de zero e se atraírem mutuamente duas a duas. II. Errada. Duas esferas não podem se atrair mutuamente com cargas de mesmo sinal. III. Certa. É possível uma esfera carregada atrair uma esfera condutora neutra. Questão 4 Uma esfera condutora A, de peso P, eletrizada positivamente, é presa por um fio isolante que passa por uma roldana. A esfera A se aproxima, com velocidade constante, de uma esfera B, idêntica à anterior, mas neutra e isolada. A esfera A toca em B e, em seguida é A
puxada para cima, com velocidade também constante. M
Quando A passa pelo ponto M a tração no fio é T1 na descida e T2 na subida. Podemos B
afirmar que: 2 www.profafguimaraes.net Assim, durante a subida com velocidade constante, temos a seguinte condição: T2 = P − FR . Onde FR é a força de repulsão experimentada pela esfera condutora “A”. Após manter contato direto com a esfera condutora “B”, a esfera “A” fica eletrizada por contato adquirindo carga elétrica de mesmo sinal que a carga da esfera “B”. Assim, surge uma força de repulsão devido ao princípio de repulsão das cargas de mesmo sinal. Assim, podemos concluir: T1 > P > T2 . Letra “D”. A( ). M e P estão eletrizadas positivamente; B( ). M está negativa e P neutra; C( ). M está neutra e P positivamente eletrizada. D( ). M e P estão eletrizadas negativamente; E( ). M e P foram eletrizadas por indução. Resolução: Quando a placa metálica M sofre a incidência de luz violeta perde elétrons, ficando assim carregada positivamente. A esfera sofre o processo da indução e é atraída para a placa, entrando em contato direto com a referida placa. Assim, a esfera fica eletrizada com carga de mesmo sinal da placa metálica. A alternativa correta é a letra A. Questão 5 (FUVEST) Dispõe‐se de uma placa metálica M e de uma esferinha metálica P, suspensa por um fio isolante, inicialmente neutras e isoladas. Um feixe de luz violeta é lançado sobre a placa retirando partículas elementares da mesma. As figuras (1) e (4) adiante, ilustram o desenrolar dos fenômenos ocorridos. M M Luz violeta P P
(1) (2) M M P P
(3) (4) Podemos afirmar que na situação (4): Questão 6 (FUVEST) Quando se aproxima um bastão B, eletrizado positivamente, de uma esfera metálica, isolada e inicialmente descarregada, observa‐se a distribuição de cargas representada na figura a abaixo. bastão B
+
‐ P ‐ + S
+++++++++ ‐ +
+++++++++
‐ +
‐ +
R
isolante
Mantendo o bastão na mesma posição, a esfera é conectada à terra por um fio condutor que pode ser ligado a um dos pontos P, R ou S da superfície da esfera. Indicando por (→) o sentido do fluxo transitório ( Φ ) de elétrons (se houver) e por (+), (‐) ou (0) o sinal da carga final da esfera, o esquema que representa Φ e Q é: S B ( ) A ( ) P ‐
+
3 www.profafguimaraes.net C ( ) E ( ) + S D( ) B( ).
C( ).
D( ).
E( ).
0 R P As afirmativas II e III são corretas; Afirmativas I e III são corretas Somente a afirmativa III é correta; Nenhuma das alternativas é correta. Resolução: I. Errada. A medida que o objeto metálico for se aproximando do eletroscópio, as cargas negativas das folhas sofrem atração pelas cargas positivas do objeto migrando para o terminal, ficando as folhas cada vez com menos carga negativa. II. Errada, vide item I. III. Certa. Ocorre uma neutralização pois a carga do objeto metálico possui o mesmo módulo da carga do eletroscópio. Assim, as folhas ficarão neutras não se repelindo mais. Alternativa correta é a letra “D”. ‐ Resolução: A alternativa correta é a letra E. Nesse processo de indução elétrica, os elétrons sofrem atração devido às cargas positivas do corpo indutor. Sendo indiferente então onde se deve conectar o fio terra no corpo induzido. Questão 7 Questão 8 (ITA) 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. ­ ­ terminal + + ­ ­ + + + + ­ ­ folhas
­ ­ Eletroscópio 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; Na extremidade de um bastão isolante, existe uma pequena esfera metálica eletrizada com carga positiva Q. Quer‐se transferir essa carga para uma outra esfera metálica, oca, neutra e bem maior. Para tanto, o bastão pode ser colocado em contato externo ou contato interno com a esfera neutra. contato externo
contato interno
Pode‐se afirmar que, após o contato, a carga adquirida pela esfera oca será: 4 www.profafguimaraes.net A( ). A mesma, quer o contato tenha sido externo ou interno; B( ). Menor, se o contato for interno; C( ). Nula, se o contato for externo; D( ). Menor, se o contato for externo; E( ). Nula, se o contato for interno. Resolução: A alternativa correta é a letra “D”. Se o contato for interno, pelo princípio da repulsão das cargas de mesmo sinal, toda carga elétrica se redistribuirá na superfície externa da esfera, que é a configuração mínima de repulsão. Sendo o contato externo, nem toda carga se redistribuirá na superfície externa da esfera. Questão 9 Têm‐se n esferas condutoras neutras e uma eletrizada com carga elétrica q, todas de mesmo raio. Pede‐se determinar a carga final da esfera eletrizada, após contatá‐la sucessivamente com as n esferas neutras. Resolução: No primeiro contato da esfera eletrizada com a primeira esfera neutra, a carga adquirida por cada esfera é de: q/2. Metade para cada esfera, pois elas possuem o mesmo raio. No segundo contato da esfera eletrizada com a segunda esfera neutra, a carga adquirida por cada esfera é de: q
2 = q = q . 2
4 22
No terceiro contato: q
22 = q . 2
23
Assim, no nésimo contato, teremos: q
. 2n
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