física - UPvix

FÍSICA
Prof. Bruno
LISTA - TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA
POTENCIAL ELÉTRICO E TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA
1.
(UNIFESP-2008) A figura representa a configuração de um campo elétrico gerado por duas partículas
carregadas, A e B.
Assinale a linha da tabela que apresenta as indicações corretas para as convenções gráficas que ainda não estão
apresentadas nessa figura (círculos A e B) e para explicar as que já estão apresentas (linhas cheias e tracejadas).
2.
a)
b)
No campo elétrico criado por uma carga Q puntiforme de 4 10 6 C , determine:
o potencial elétrico situado a 1m da carga Q.
a energia potencial elétrica adquirida por uma carga elétrica puntiforme, cujo valor é 2 10
colocada no ponto P. O meio é o vácuo ( K
3.
a)
b)
c)
d)
9
9 10 N.m²/C² ).
Calcule o potencial elétrico no ponto P. O raio do círculo é r = 0,5 m e, o valor
9
2
2
das cargas Q1 = Q2 = Q3 = 1 μC, Q4 = -2μC. k= 9.10 N.m /C
3
36.10 V
3
18.10 V
3
54.10 V
3
9.10 V
1
2016_FÍSICA_BRUNO_TRABALHO DA FORÇA ELÉTRICA_2ª SÉRIE_20-05.DOCX
10
C , quando
4.
Considere o campo elétrico gerado por duas cargas elétricas puntiformes +Q e –Q, fixas nos pontos A e B.
Seja M o ponto médio do segmento A e B. Determine o potencial elétrico resultante e a intensidade do campo
elétrico resultante no ponto M.
9
2
2
Dados: Q = 2 μC; k0 = 9.10 N.m /C ; d = 4 m
5.
Na figura abaixo, representa-se um campo elétrico uniforme de intensidade E = 40 V/m.
Sendo A e B dois pontos dentro deste campo, distantes 40 cm um do outro, a
diferença de potencial entre ambos vale, em volts,
a) 200
b) 100
c) 40
d) 20
e) 16
6.
A diferença de potencial entre as placas A e B, carregadas com cargas de sinais contrários e distanciadas 20
cm, é de 200 V.
Abandonando junto à placa A uma carga positiva de 2 pC, verifica-se que sobre ela atua uma força de módulo
-10
-9
-4
a) 1.10 N
c) 2.10 N
e) 2.10 N
-12
-6
b) 1.10 N
d) 2.10 N
7.
(Fuvest 2015) A região entre duas placas metálicas, planas e
paralelas, está esquematizada na figura. As linhas tracejadas
representam o campo elétrico uniforme existente entre as placas. A
distância entre as placas é 5 mm e a diferença de potencial entre
elas é 300 V. As coordenadas dos pontos A, B e C são
mostradas na figura.
Determine
a)
b)
c)
8.
os módulos EA , EB e EC do campo elétrico nos pontos A, B e C, respectivamente;
as diferenças de potencial VAB e VBC entre os pontos A e B e entre os pontos B e C, respectivamente;
o trabalho τ realizado pela força elétrica sobre um elétron que se desloca do ponto C ao ponto A.
Uma carga elétrica positiva Q gera um campo elétrico a sua volta. Duas superfícies
equipotenciais e o percurso de uma carga elétrica q =2.10-6 C, que se desloca de A
para B, estão representados na figura. Quanto vale o trabalho realizado pelo campo
elétrico de Q sobre a carga q nesse deslocamento, em joules?
2
9.
Uma carga elétrica igual a 20nC é deslocada do ponto cujo potencial é 70V, para outro cujo potencial é de
30V. Nessas condições, qual o trabalho realizado pela força elétrica do campo elétrico?
10. Com base no esquema acima, que representa a configuração das linhas de forças e das superfícies
2
equipotenciais de um campo elétrico uniforme de intensidade E = 5,0 . 10 V/m, determine:
a) A distância entre as superfícies equipotenciais S1 e S2.
-6
b) O trabalho da força elétrica que age em q = 2,0. 10 C para esta ser deslocada de A para B.
11. No campo de uma carga Q = 3µC são dados dois pontos A e B cujas distâncias são respectivamente dA = 0,3
m e dB = 0,9 m. O meio é o vácuo. Determine:
a) Os potencias elétricos entre A e B.
b) O trabalho da força elétrica que atua numa carga de 5µC que se desloca de A para B.
12. (Epcar (Afa) 2012) A figura abaixo representa as linhas de força de um determinado campo elétrico.
Sendo
0
VA , VB e VC os potenciais eletrostáticos em três pontos A, B e C, respectivamente, com
VA – VC VB – VC, pode-se afirmar que a posição desses pontos é melhor representada na alternativa
a)
c)
b)
d)
13. (Epcar (Afa) 2012) A figura abaixo ilustra um campo elétrico uniforme, de
módulo E, que atua na direção da diagonal BD de um quadrado de lado .
Se o potencial elétrico é nulo no vértice D, pode-se afirmar que a ddp entre o
vértice A e o ponto O, intersecção das diagonais do quadrado, é
a) nula
b)
c)
d)
2
E
2
2E
E
3
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14. (Ifsp 2011) Na figura a seguir, são representadas as linhas de força em uma região de um campo elétrico. A
partir dos pontos A, B, C, e D situados nesse campo, são feitas as seguintes afirmações:
I. A intensidade do vetor campo elétrico no ponto B é maior que no ponto C.
II. O potencial elétrico no ponto D é menor que no ponto C.
III. Uma partícula carregada negativamente, abandonada no ponto B, se movimenta espontaneamente para
regiões de menor potencial elétrico.
IV. A energia potencial elétrica de uma partícula positiva diminui quando se movimenta de B para A.
É correto o que se afirma apenas em
a) I.
c)
b) I e IV.
d)
II e III.
II e IV.
e)
I, II e III.
15. (Unifesp 2009) A presença de íons na atmosfera é responsável pela existência de um campo elétrico dirigido
e apontado para a Terra. Próximo ao solo, longe de concentrações urbanas, num dia claro e limpo, o campo
elétrico é uniforme e perpendicular ao solo horizontal e sua intensidade é de 120 V/m. A figura mostra as
linhas de campo e dois pontos dessa região, M e N.
O ponto M está a 1,20 m do solo, e N está no solo. A diferença de potencial entre os pontos M e N é:
a) 100 V.
c) 125 V.
e) 144 V.
b) 120 V.
d) 134 V.
GABARITO
1.
E
2.
3.
4.
5.
6.
a) 3,6 104 V
B
3
VM = 0
EM = 9.10 N/C
E
C
7.
a) E
8.
τ
4 10 6 J.
9.
τ
8 10 7 J.
6 104 V/m.
10. a) 10 cm
11. a) VA
12.
13.
14.
15.
9x104 V. VB
b) 7,2 10 6 J
b) VAB
180 V. VBC
0 V.
b) τ 1 10 4 J.
3x104 V.
b) 0,3 J
C
A
B
E
4
c) τ
2,88 10
17
J.
CORRENTE ELÉTRICA E LEIS DE OHM
1.
(Unesp 2015) O poraquê é um peixe elétrico que vive nas águas
amazônicas. Ele é capaz de produzir descargas elétricas elevadas pela
ação de células musculares chamadas eletrócitos. Cada eletrócito pode
gerar uma diferença de potencial de cerca de 0,14 V. Um poraquê
adulto possui milhares dessas células dispostas em série que podem,
por exemplo, ativar-se quando o peixe se encontra em perigo ou deseja
atacar uma presa.
A corrente elétrica que atravessa o corpo de um ser humano pode causar diferentes danos biológicos,
dependendo de sua intensidade e da região que ela atinge. A tabela indica alguns desses danos em função da
intensidade da corrente elétrica.
intensidade de corrente elétrica
Até 10 mA
dano biológico
apenas formigamento
De 10 mA até 20 mA
contrações musculares
De 20 mA até 100 mA
convulsões e parada respiratória
De 100 mA até 3 A
fibrilação ventricular
acima de 3 A
parada cardíaca e queimaduras graves
(José Enrique R. Duran. Biofísica: fundamentos e aplicações, 2003. Adaptado.)
Considere um poraquê que, com cerca de 8000 eletrócitos, produza uma descarga elétrica sobre o corpo de uma
pessoa. Sabendo que a resistência elétrica da região atingida pela descarga é de 6000 Ω, de acordo com a
tabela, após o choque essa pessoa sofreria
a) parada respiratória.
c) contrações musculares.
e) parada cardíaca.
b) apenas formigamento.
d) fibrilação ventricular.
2.
(Unicamp 2015) Quando as fontes de tensão contínua que alimentam os aparelhos elétricos e eletrônicos são
desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tensão de U 0 V. Um estudante interessado
em estudar tal fenômeno usa um amperímetro e um relógio para acompanhar o decréscimo da corrente que
circula pelo circuito a seguir em função do tempo, após a fonte ser desligada em t 0 s. Usando os valores
de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que a diferença de potencial sobre o resistor
R 0,5 kΩ para t 400 ms é igual a
a) 6 V.
b) 12 V.
3.
c) 20 V.
d) 40 V.
(Ufrgs 2014) Observe o segmento de circuito.
5
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No circuito, VA
20 V e VB 10 V são os potenciais nas extremidades A e B; e R1 2 kΩ, R2 8 kΩ e
R3 5 kΩ são os valores das resistências elétricas presentes. Nessa situação, os potenciais nos pontos a e b
são, respectivamente,
a)
b)
24 V e 0 V.
16 V e 0 V.
c)
d)
4 V e 0 V.
4 V e 5 V.
e)
24 V e 5 V.
4.
(Ufpe 2013) Um fio metálico e cilíndrico é percorrido por uma corrente elétrica constante de 0,4 A. Considere
o módulo da carga do elétron igual a 1,6 10 19 C. Expressando a ordem de grandeza do número de elétrons
N
de condução que atravessam uma seção transversal do fio em 60 segundos na forma 10 , qual o valor de N?
5.
(Unicamp 2013) O carro elétrico é uma alternativa aos veículos com motor a combustão interna. Qual é a
autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km h, se a corrente elétrica empregada nesta velocidade
a)
b)
6.
é igual a 50 A , e a carga máxima armazenada em suas baterias é q
40,0 km.
c) 90,0 km.
62,5 km.
d) 160,0 km.
75 Ah?
(PUC-RJ 2013) O gráfico apresenta a medida da variação de potencial em
função da corrente que passa em um circuito elétrico.
Podemos dizer que a resistência elétrica deste circuito é de:
a) 2,0 m
b) 0,2
c) 0,5
d) 2,0 k
e) 0,5 k
7.
a)
b)
(Ufpa 2013) No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça do
peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a cabeça e
a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para essa diferença de potencial, a resistência elétrica do
corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em geral, 500 mA de corrente
contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar fibrilação ventricular e morte por
parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados acima, calculamos que a corrente que passa pelo
tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para provocar fibrilação ventricular, é
um terço.
c) igual.
e) o triplo.
a metade.
d) o dobro.
Texto para a próxima questão:
Atualmente, há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis, e isto tem levado a grandes
esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior
quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades.
8.
a)
b)
c)
d)
(Unicamp 2012) Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma
bateria de íon-lítio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada, é
carregada com uma corrente média im 3,2 A até atingir sua carga máxima de Q = 0,8 Ah . O tempo gasto
para carregar a bateria é de
240 minutos.
90 minutos.
15 minutos.
4 minutos.
GABARITO
1.
2.
3.
D
A
B
4.
5.
6.
20
C
D
7.
8.
6
E
C