Aula 15 – Campo Elétrico - blog dos professores anglo guarulhos

Aula 15 – Campo Elétrico
1. (Fatec 2010) Leia o texto a seguir.
Técnica permite reciclagem de placas de circuito impresso e recuperação de metais
Circuitos eletrônicos de computadores, telefones celulares e outros equipamentos poderão
agora ser reciclados de forma menos prejudicial ao ambiente graças a uma técnica que envolve
a moagem de placas de circuito impresso.
O material moído é submetido a um campo elétrico de alta tensão para separar os materiais
metálicos dos não-metálicos, visto que a enorme diferença entre a condutividade elétrica dos
dois tipos de materiais permite que eles sejam separados.
(http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010125070306, acessado
em 04.09.2009. Adaptado.)
Considerando as informações do texto e os conceitos físicos, pode-se afirmar que os
componentes
a) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de maior
condutividade elétrica.
b) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem maior ação deste por serem de maior
condutividade elétrica.
c) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de menor
condutividade elétrica.
d) não-metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem maior ação deste por serem de maior
condutividade elétrica.
e) não-metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de maior
condutividade elétrica.
2. (Fuvest 2009) Uma barra isolante possui quatro encaixes, nos quais são colocadas cargas
elétricas de mesmo módulo, sendo as positivas nos encaixes claros e as negativas nos
encaixes escuros. A certa distância da barra, a direção do campo elétrico está indicada na
figura 1. Uma armação foi construída com quatro dessas barras, formando um quadrado, como
representado na figura 2.
Se uma carga positiva for colocada no centro P da armação, a força elétrica que agirá sobre a
carga terá sua direção e sentido indicados por:
Desconsidere eventuais efeitos de cargas induzidas.
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3. (Fuvest 2009) Um campo elétrico uniforme, de módulo E, criado entre duas grandes placas
paralelas carregadas, P1 e P2, é utilizado para estimar a carga presente em pequenas esferas.
As esferas são fixadas na extremidade de uma haste isolante, rígida e muito leve, que pode
girar em torno do ponto O. Quando uma pequena esfera A, de massa M = 0,015 kg e carga Q,
é fixada na haste, e sendo E igual a 500 kV/m, a esfera assume uma posição de equilíbrio, tal
que a haste forma com a vertical um ângulo θ = 45°.
Para essa situação:
a) Represente a força gravitacional P e a força elétrica FE que atuam na esfera A, quando ela
está em equilíbrio sob ação do campo elétrico. Determine os módulos dessas forças, em
newtons.
b) Estime a carga Q, em coulombs, presente na esfera.
c) Se a esfera se desprender da haste, represente, na figura 2, a trajetória que ela iria
percorrer, indicando-a pela letra T.
4. (Unicamp 2009) O fato de os núcleos atômicos serem formados por prótons e nêutrons
suscita a questão da coesão nuclear, uma vez que os prótons, que têm carga positiva q = 1,6 ×
10-19 C , se repelem através da força eletrostática. Em 1935, H. Yukawa propôs uma teoria para
a força nuclear forte, que age a curtas distâncias e mantém os núcleos coesos.
a) Considere que o módulo da força nuclear forte entre dois prótons FN é igual a vinte vezes o
módulo da força eletrostática entre eles FE , ou seja, FN = 20 FE. O módulo da força
eletrostática entre dois prótons separados por uma distância d é dado por FE = K(q2/d2), onde K
= 9,0 × 109Nm2/C2. Obtenha o módulo da força nuclear forte FN entre os dois prótons, quando
separados por uma distância = 1,6 × 10-15 m, que é uma distância típica entre prótons no
núcleo.
b) As forças nucleares são muito maiores que as forças que aceleram as partículas em grandes
aceleradores como o LHC. Num primeiro estágio de acelerador, partículas carregadas
deslocam-se sob a ação de um campo elétrico aplicado na direção do movimento. Sabendo
que um campo elétrico de módulo
E = 2,0 × 105 = N/C age sobre um próton num acelerador, calcule a força eletrostática que atua
no próton.
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5. (Unesp 2008) Em um seletor de cargas, uma partícula de massa m e eletrizada com carga q
é abandonada em repouso em um ponto P, entre as placas paralelas de um capacitor
polarizado com um campo elétrico E. A partícula sofre deflexão em sua trajetória devido à ação
simultânea do campo gravitacional e do campo elétrico e deixa o capacitor em um ponto Q,
como registrado na figura.
Deduza a razão q/m, em termos do campo E e das distâncias d e h.
6. (Fatec 2008) Um elétron é colocado em repouso entre duas placas paralelas carregadas
com cargas iguais e de sinais contrários. Considerando desprezível o peso do elétron, pode-se
afirmar que este:
a) Move-se na direção do vetor campo elétrico, mas em sentido oposto do vetor campo elétrico.
b) Move-se na direção e sentido do vetor campo elétrico.
c) Fica oscilando aleatoriamente entre as placas.
d) Move-se descrevendo uma parábola.
e) Fica em repouso.
7. (Unesp 2007) Um dispositivo para medir a carga elétrica de uma gota de óleo é constituído
de um capacitor polarizado no interior de um recipiente convenientemente vedado, como
ilustrado na figura.
A gota de óleo, com massa m, é abandonada a partir do repouso no interior do capacitor, onde
existe um campo elétrico uniforme E. Sob ação da gravidade e do campo elétrico, a gota inicia
um movimento de queda com aceleração 0,2 g, onde g é a aceleração da gravidade. O valor
absoluto (módulo) da carga pode ser calculado através da expressão
a) Q = 0,8 mg/E.
b) Q = 1,2 E/mg.
c) Q = 1,2 m/gE.
d) Q = 1,2 mg/E.
e) Q = 0,8 E/mg.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[B]
Comentário: materiais metálicos apresentam maior condutividade elétrica, por isso são mais
facilmente polarizados e atraídos por campos elétricos externos.
Resposta da questão 2:
[B]
Resolução
A carga positiva colocada em P será mais repelida pelo canto superior direito do que pelo canto
inferior esquerdo. Além disso, será mais atraída pelo canto superior esquerdo do que pelo
canto inferior direito. Assim a resultante deverá estar apontando para a esquerda.
Resposta da questão 3:
As forças pedidas estão no esquema a seguir
Dada a simetria da figura devido ao ângulo a figura é um quadrado e desta forma a força
elétrica terá mesmo módulo que o peso da carga, ou seja, FE = P = m.g = 0,015.10 = 0,15 N
Como o campo é uniforme FE = q.E
µC
→ q = FE/E = 0,15 / (500.103) = 0,0000003 = 3.10-7 C = 0,3
Como as forças elétrica e gravitacional são constantes dentro da região do campo a força
resultante será constante, em direção e sentido, e desta forma a trajetória será retilínea.
Resposta da questão 4:
FN = 20.FE = 20.K.q2/d2 = 20.9.109.(1,6.10-19)2/1,6.10-15)2 = 180.109.10-8 = 1800 N = 1,8.103 N
F = q.E = 1,6.10-19.2.106 = 3,2.10-13 N
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Resposta da questão 5:
q/m =
( g . d)
( E . h)
Resposta da questão 6:
[A]
Resolução
Como o elétron possui carga negativa a força que atua sobre ele tem sentido oposto ao do
vetor campo elétrico.
Resposta da questão 7:
[A]
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