Lista de exercícios – Carga Elétrica

Lista de exercícios – Carga Elétrica
Eletrostática
Você já começou a pentear o cabelo em um dia de inverno e ao invés de conseguir
assenta-lo ele começou a ficar arrepiado ou tomou choque no seu carro ao descer
dele ou até mesmo em carrinho de super-mercado? E naquele dia da aula chata no
colégio em que se brincava de esfregar uma régua plástica no cabelo e pegar, com
ela, pequenos pedaços de papel? Quer alguma coisa mais importante? Que tal uma
máquina de xerox, uma impressora laser ou jato de tinta?
Muito provavelmente sua resposta será sim para algumas das questões acima e
neste caso você ja usou ou foi afetado pela eletrostática. Neste capitulo iremos
estudar os conceitos básicos que explicam a maioria destes fenômenos.
Carga Elétrica:
A carga elétrica foi descoberta na Grécia antiga quando, muito provavelmente, um
pastor esfregou um pedaço de âmbar em um pedaço de lã de ovelha e percebeu
que ele atraia pequenos pedaços de outros materiais e também os pelos de seu
braço. Eles acreditaram que algum tipo de material era transferido da lã para o
âmbar ou vice versa e como âmbar em grego se escreve eléctron este material foi
denominado carga elétrica.
Ao se estudar este fenômeno foi descoberto que havia dois tipos de carga elétrica,
uma foi “batizada” como positiva e a outra como negativa. Foi observado também
que cargas iguais se repelem e opostas se atraem.
(Visite
o
site
http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category/physics/electricitymagnets-and-circuits e faça as atividades: Balões e Eletricidade Estática e John
Travoltagem)
Dos dois tipos de carga, a carga negativa é a que se transfere de um corpo para
outro fazendo que os corpos se tornem eletrizados (carregados).
Pense e Responda: Que tipo de carga o corpo deve ganhar ou perder para ficar
carregado positivamente ou negativamente?
O menor portador de carga que existe na natureza é o elétron que possui a carga
negativa, a carga positiva pertence ao próton. A carga de um elétron vale 1,6 x 1019 coulombs (C). O nome é em homenagem ao físico francês que estudou a
interação entre corpos carregados. Você deve se lembrar das aulas de física do
colégio que o elétron “gira” em torno do núcleo podendo ser arrancado desta
órbita. Então quando carregamos a régua esfregando-a no cabelo ou numa blusa
de lã, elétrons são transferidos de um corpo para outro. O corpo que perdeu
elétrons fica com excesso de prótons (carregado positivamente) e o que ganhou
elétrons fica carregado negativamente.
Os materiais, dependendo de quão forte os elétrons estão ligados ao núcleo, são
classificados em condutores ou isolantes.
Descubra um pouco mais: existem ainda dois tipos de materiais classificados como
semicondutores e supercondutores. O que caracteriza estes materiais?
Independente de ser condutor ou isolante, os matérias podem ser eletrizados de
várias maneiras: atrito, contato, indução.
Atrito: quando dois corpos de matérias diferentes, inicialmente neutros (o que é
um corpo neutro?) são atritados um deles perde elétrons para o outro eles ficam
carregados com cargas de mesmo valor e sinais opostos.
Contato: quando um corpo inicialmente neutro é encostado em outro carregado
parte da carga passa para o corpo neutro e ambos ficam carregados com cargas de
mesmo sinal.
Indução: quando um corpo inicialmente neutro é aproximado (sem encostar) de
um corpo carregado, as cargas do corpo neutro se separam e ele fica com uma
extremidade positiva e outra negativa.
Pense e Responda: como você pode usar um bastão carregado positivamente para
carregar uma esfera condutora inicialmente neutra com uma carga igual a do
bastão? E com uma carga oposta?
EXERCÍCIOS SOBRE CARGA ELÉTRICA e ELETRIZAÇÃO
1) Qual o número de elétrons retirados de um corpo cuja carga elétrica é de 32 x 10-6
C? 2,0 x 1014 e-.
2) Um corpo condutor inicialmente neutro recebe 15 x 1018 elétrons. Calcule a carga
em Coulomb adquirida pelo corpo. 2,4 C.
3) É dado um corpo eletrizado com carga 6,4 x 10-6 C. Determine o número de elétrons
em falta no corpo.
4,0 x 1013 e-.
4) Quantos elétrons em excesso tem o corpo eletrizado com carga de 16 x 10-12 C? 1,0
x 108 e-.
5) Um corpo possui 4 x 1020 elétrons e 3,5 x 1020 prótons. Quanto à carga elétrica desse
corpo, determine: a) o sinal; b) a intensidade.
a) negativo; b) 8 C.
6) Um corpo tem 2 x 1018 elétrons e 4 x 1018 prótons. Qual é a carga elétrica desse
corpo?
0,32 C.
7) Quantos elétrons devem ser retirados de um corpo para que sua carga elétrica final
seja de 4 C? 2,5 x 1019 e-.
8) Duas esferas metálicas muito leves estão penduradas por fios perfeitamente
isolantes, em um ambiente seco, conforme a figura ao lado. Uma barra metálica
positivamente carregada é encostada em uma das esferas e depois afastada. Após o
afastamento da barra.
Qual deve ser a situação final das esferas, sabendo-se que a carga inicial das esferas
é nula?
9) Atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã inicialmente neutro. O que se pode
afirmar sobre o sinal e a quantidade final de carga elétrica em cada um dos corpos?
Sinais opostos; mesmo valor em módulo.
10) Um aluno tem 4 esferas idênticas, pequenas e condutoras (A, B, C e D), carregadas
com cargas respectivamente iguais a –9Q, 3Q, 7Q e 4Q. A esfera A é colocada em
contato com a esfera B e a seguir com a esfera C e depois com a esfera D. Ao final do
processo qual será a carga final de cada uma das esferas?
3Q, -3Q, 2Q e 3Q, respectivamente.
11) Duas esferas condutoras descarregadas, X e Y, colocadas sobre suportes isolantes,
estão em contato. Um bastão carregado positivamente é aproximado da esfera X sem
tocá-la, como mostra a figura.
Em seguida, a esfera Y é afastada da esfera X, mantendo-se o
bastão em sua posição. Após esse procedimento, identifique
os sinais das esferas X e Y. Justifique sua resposta
X negativa; Y positiva.