Questões Sobre Campo Elétrico - Fisica - 3º ano do ensino médio

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1) No campo elétrico criado por uma carga Q, puntiforme, de 4,0 x 10-3 C, é colocada uma carga q, também puntiforme , de 3,0 x 10-8 C, a 20 cm da carga Q. A energia potencial adquirida pelo sistema é de:

A) 6,0 x 10^-3 J.
B) 8,0 x10^-2 J.
C) 6,3 J.
D) 5,4 J.
E) 8,6 J.

A alternativa correta é letra D

Para calcularmos a Energia Potencial, devemos primeiro encontrar o potencial elétrico que é dado por :

\begin{array}{l} V = K \frac{Q}{d} = 9, 0 . 10^{9} \frac{4, 0 . 10^{- 3}}{0, 2} = 180, 0 . 10^{6} V \\ E p = V . q = 180, 0 . 10^{6} . 3, 0 . 10^{- 8} = 5, 4 J \end{array}

Sendo:

Ep- Energia potencial

Q- Carga geradora

q- Carga de prova

d- Distância entre as cargas

V- Potencial elétrico

K - Constante do campo no vácuo

Alternativa D.

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2) Um motor elétrico é constituído com uma espira retangular feita com um fio de cobre esmaltado semirraspado em uma extremidade e totalmente raspado na outra, apoia da em dois mancais soldados aos polos A e B de uma pilha. Presa a essa espira, uma hélice leve pode girar livremente no sentido horário ou anti-horário. Um ímã é fixo à pilha com um de seus polos magnéticos (X) voltado para cima, criando o campo magnético responsável pela força magnética que atua sobre a espira, conforme ilustrado na figura.

(wwwfeiradeciencias.com.br. Adaptado )

Se A for um polo _________, B um polo _________ e X um polo _________, dado um impulso inicial na espira, ela mantém-se girando no sentido _________.
Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas do texto.

A) negativo – positivo – sul – horário
B) negativo – positivo – norte – anti-horário
C) positivo – negativo – sul – anti-horário
D) positivo – negativo – norte – horário
E) negativo – positivo – norte – horário

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A alternativa correta é letra E

Aqui vamos utilizar a regra da mão direita, em que o dedão é a força magnética, o indicador é o campo magnético e o dedo do meio é a corrente.

Para que a espira gire no sentido horário:

a corrente deve ir de A (polo negativo) para B (polo positivo) e o polo do ímã deve ser o norte.
a corrente deve ir de B (polo negativo) para A (polo positivo) e o polo do ímã deve ser o sul.

Para que a espira gire no sentido anti-horário:

a corrente deve ir de B (polo negativo) para A (polo positivo) e o polo do ímã deve ser o norte.
a corrente deve ir de A (polo negativo) para B (polo positivo) e o polo do ímã deve ser o sul.

A única combinação encontrada nas alternativas na ordem correta é negativo - positivo - norte - horário.

3) O potencial no ponto P devido às cargas puntiformes Q1, Q2 e Q3 cujos valores são 2 µC, 5 µC e -8 µC respectivamente é de:

A) 3.10⁵ V.
B) -3.10⁵ V.
C) 4.10⁶ V.
D) -4.10⁵ V.
E) 2.10⁶ V.

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A alternativa correta é letra B

O Potencial Elétrico será dado pela soma das razões entre as cargas elétricas e suas respectivas distâncias ao ponto P. Portanto :

\begin{array}{l} U = K \frac{Q_{1}}{d_{1}} + K \frac{Q_{2}}{d_{2}} + K \frac{Q_{3}}{d_{3}} \\ U = K \frac{2 . 10^{- 6}}{0, 03} + K \frac{5 . 10^{- 6}}{0, 05} + K \frac{- 8 . 10^{- 6}}{0, 04} \\ U = 9 . 10^{9} (0, 000066 + 0, 0001 - 0, 0002) \\ U = - 3 . 10^{5} V \\ A l t e r n a t i v a B \end{array}

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4) Considere uma casca condutora esférica eletricamente carregada e em equilíbrio eletrostático. A respeito dessa casca, são feitas as seguintes afirmações:

I. A superfície externa desse condutor define uma superfície equipotencial.

II. O campo elétrico em qualquer ponto da superfície externa do condutor é perpendicular à superfície.

III. O campo elétrico em qualquer ponto do espaço interior à casca é nulo.

Quais estão corretas?

A) Apenas I.
B) Apenas II.
C) Apenas I e III.
D) Apenas II e III.
E) I, II e III.

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A alternativa correta é letra E

Analisando cada afirmativa :

I - Verdadeiro. Sabendo que a casca esférica encontra-se em equilíbrio eletrostático, a diferença de potencial entre as cargas elétricas é zero (

V_{a} = V_{b} = V_{c} = V \Rightarrow Δ V = 0

) . Portanto, a superfície possui o mesmo potencial em todos os seus pontos, ou seja, é uma superfície equipotencial (superfície com o mesmo potencial elétrico).

II - Verdadeiro. Para que a diferença de potencial seja nula no condutor, o campo elétrico deve ser perpendicular a superfície desse condutor. Isso pode ser visualizado na proporcionalidade abaixo :

Δ V \propto (v e t o r c a m p o e l é t r i c o) . (v e t o r d e s l o c a m e n t o)

Sendo

Δ V

a diferença de potencial . Lembre-se que (vetor campo elétrico).(vetor deslocamento) é um produto escalar, logo, se eles são vetores perpendiculares entre si, o resultado desse produto será zero.

III - Verdadeiro. O condutor em equilíbrio eletrostático, possui campo elétrico nulo em seu interior, pois não há passagem de corrente elétrica.

Alternativa E.

5) As figuras representam arranjos de fios longos, retilíneos, paralelos e percorridos por correntes elétricas de mesma intensidade. Os fios estão orientados perpendicularmente ao plano desta página e dispostos segundo os vértices de um quadrado. A única diferença entre os arranjos está no sentido das correntes: os fios são percorridos por cor – rentes que entram (⊗) ou saem (⊙) do plano da página.

O campo magnético total é nulo no centro do quadrado apenas em

A) I.
B) II.
C) I e II.
D) II e III.
E) III e IV.

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A alternativa correta é letra D

Devemos usar a regra da mão direita, na qual o polegar é a corrente e os dedos são o campo, podemos ver que o campo só será nulo no centro da página nas figuras 2 e 3, portanto alternativa D

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6) Duas cargas elétricas de valores +Q e +4Q estão fixas nas posições 3 e 12 sobre um eixo, como indica a figura.

O campo elétrico resultante criado por essas cargas será nulo na posição

A) 3.
B) 4.
C) 5.
D) 6.
E) 7.

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A alternativa correta é letra D

O campo elétrico será nulo quando os campos produzidos por cada carga forem iguais em módulo :

\begin{array}{l} E_{1} = K \frac{Q_{1}}{d_{1} ²} = K \frac{Q}{(x - 3) ²} \\ E_{2} = K \frac{Q_{2}}{d_{2} ²} = K \frac{4 Q}{(12 - x) ²} \\ E_{1} = E_{2} = Q . (12 - x) ² = 4 Q (x - 3) ² \\ (144 - 24 x + x ²) = 4 (x ² - 6 x + 9) \\ 3 x ² = 108 \\ x = 6 m \\ A l t e r n a t i v a D . \end{array}

7) Uma partícula com carga de 8 x 10-7 C exerce uma força elétrica de módulo 1,6 x 10-2 N sobre outra partícula com carga de 2 x 10-7 C. A intensidade do campo elétrico no ponto onde se encontra a segunda partícula é, em N/C,

A) 3,2 x 10^-6
B) 1,28 x 10^-6
C) 1,6 x 10⁴
D) 2 x 10⁴
E) 8 x 10⁴

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A alternativa correta é letra E

Para o campo elétrico ser calculado, deve-se primeiro determinar a distância entre as cargas usando a Lei de Coulomb :

\begin{array}{l} F = K \frac{Q_{1} . Q_{2}}{d ²} \\ = 1, 6 . 10^{- 2} = 9 . 10^{9} \frac{8 . 10^{- 7} . 2 . 10^{- 7}}{d ²} \\ d = 0, 3 m \\ E = K \frac{Q_{1}}{d ²} = 9 . 10^{9} \frac{8 . 10^{- 7}}{0, 3 ²} = 8 . 10^{4} N / C \\ A l t e r n a t i v a E . \end{array}

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8) A luz é uma onda eletromagnética, isto é, a propagação de uma perturbação dos campos elétrico e magnético locais. Analise as afirmações a seguir, que estão relacionadas com as propriedades do campo elétrico.

I – O vetor campo elétrico é tangente às linhas de força.

II – Um campo elétrico uniforme se caracteriza por ter as linhas de força paralelas e igualmente espaçadas.

III – O número de linhas de força por unidade de volume de um campo elétrico é proporcional à quantidade de cargas do corpo.

Está(ão) correta(s):

A) apenas I.
B) apenas II.
C) apenas I e II.
D) apenas III.
E) I, II e III.

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A alternativa correta é letra C

Analisando cada item, temos :

I- Verdadeiro. O vetor campo elétrico se dá na direção e sentido da reta tangente das linhas de força. São linhas imaginárias que determinam a atuação do campo elétrico em determinado ponto do espaço.

II - Verdadeiro. O campo elétrico uniforme é homogêneo e simétrico. Como a reta tangente das linhas de força em um segmento atuam na direção e sentido do campo, conclui-se que sua uniformidade se dá por linhas de forças paralelas e igualmente espaçadas, como diz o enunciado.

III - Falsa. O número de linhas de força é proporcional à quantidade carga do corpo por unidade de área e não de volume.

Alternativa C.

9) A figura abaixo representa, em corte, três objetos de formas geométricas diferentes, feitos de material bom condutor, que se encontram em repouso. Os objetos são ocos, totalmente fechados, e suas cavidades internas se acham vazias. A superfície de cada um dos objetos está carregada com carga elétrica estática de mesmo valor Q. Em quais desses objetos o campo elétrico é nulo em qualquer ponto da cavidade interna?

A) Apenas em I.
B) Apenas em II.
C) Apenas em I e II.
D) Apenas em II e III.
E) Em I, II e II

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A alternativa correta é letra E

O campo elétrico dentro de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo. Isso foi descoberto por razões experimentais e é facilmente deduzido pela definição clássica de campo elétrico : E = Kq/r² . Alternativa E.

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10) Considere uma esfera metálica eletrizada positivamente, no vácuo e distante de outros corpos. Nessas condições:

A) o campo elétrico é nulo no interior da esfera.
B) as cargas estão localizadas no centro da esfera.
C) o campo elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera.
D) o potencial elétrico é nulo no interior da esfera.
E) o potencial elétrico aumenta à medida que se afasta da esfera.

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A alternativa correta é letra A

Nas condições descritas no enunciado da questão (uma esfera metálica eletrizada positivamente, no vácuo e distante de outros corpos) a esfera não recebe, nem cede carga elétrica, e pode ser considerada em equilíbrio eletrostático.

O campo elétrico dentro de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo. Isso foi descoberto por razões experimentais e é fácilmente deduzido pela definição clássica de campo elétrico : E = Kq/r² .

Portanto, a alternativa correta é A.

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