Questões Sobre Eletrodinâmica - Física - 3º ano do ensino médio

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71) Na bateria de um telefone celular e em seu carregador, estão registradas as seguintes especificações:

Com a bateria sendo carregada em uma rede de 127 V, a potência máxima que o carregador pode fornecer e a carga máxima que pode ser armazenada na bateria são, respectivamente, próximas de

Note e adote: AC: corrente alternada; DC: corrente contínua.

A) 25,4 W e 5940 C.
B) 25,4 W e 4,8 C.
C) 6,5W e 21960 C.
D) 6,5W e 5940 C.
E) 6,1W e 4,8 C.

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A alternativa correta é letra D

A potência máxima pode ser calculada pelas especificações de saída do carregador.

P = i . U = > P = 5.1, 3 = > P = 6, 5 W

E a carga total da bateria nos foi dada, só precisamos mudar a unidade.

Q = 1650 m A h = 1650 . 10^{- 3} \frac{C}{s} . h Q = 1650 . 10^{- 3} \frac{C . h}{s} . \frac{3600 s}{1 h} Q = 5940 C

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72) Um dispositivo simples capaz de detectar se um corpo está ou não eletrizado, é o pêndulo eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera condutora suspensa por um fio fino e isolante. Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo, observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e, então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído (etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente na esfera do pêndulo:

Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades

A) 1 e 3.
B) 1 e 2.
C) 2 e 4.
D) 4 e 5.
E) 2 e 5.

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A alternativa correta é letra E

Na etapa I a esfera do pêndulo foi repelida pelo bastão, o que indica que as cargas presentes nos dois eram iguais.

Na etapa II a esfera foi neutralizada e ao ser reaproximada foi atraída pelo bastão.

Na etapa III a esfera tocou o bastão e voltou a ser repelida o que indica que eles voltaram a ter cargas de sinais iguais.

Analisando as possibilidades conclui-se que somente a número 2 e a número 5 são possíveis.

73) O capacitor é um elemento de circuito muito utilizado em aparelhos eletrônicos de regimes alternados ou contínuos. Quando seus dois terminais são ligados a uma fonte, ele é capaz de armazenar cargas elétricas. Ligando-o a um elemento passivo como um resistor, por exemplo, ele se descarrega. O gráfico representa uma aproximação linear da descarga de um capacitor.

Sabendo que a carga elétrica fundamental tem valor 1,6 × 10^–19C, o número de portadores de carga que fluíram durante essa descarga está mais próximo de

A) 10¹⁷.
B) 10¹⁴.
C) 10¹¹.
D) 10⁸.
E) 10⁵.

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A alternativa correta é letra A

Numericamente, a quantidade de carga armazenada pelo capacitor nesse intervalo de tempo apresentado, será numericamente igual a área do gráfico da corrente pelo tempo. Assim:

Δ q = \frac{(4 . 10^{- 3} . 7, 2)}{2} = 14, 4 . 10^{- 3} C

Sabendo-se ainda que, da definição de quantidade de carga elétrica, temos:

\begin{array}{l} Δ q = n . 1, 6 . 10^{- 19} \\ n = \frac{Δ q}{1, 6 . 10^{- 19}} \end{array}

Substituindo valores, encontramos que n = 9.10¹⁶, valor esse muito próximo de 10¹⁷. Portanto, a opção correta é a A.

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74) Uma das especificações mais importantes de uma bateria de automóvel é o ampere-hora (Ah), uma unidade prática que permite ao consumidor fazer uma avaliação prévia da durabilidade da bateria. Em condições ideais, uma bateria de 50 Ah funciona durante 1h quando percorrida por uma corrente elétrica de intensidade 50A, ou durante 25 h, se a intensidade da corrente for 2A. Na prática, o ampere-hora nominal de uma bateria só é válido para correntes de baixa intensidade – para correntes de alta intensidade, o valor efetivo do ampere-hora chega a ser um quarto do valor nominal.

Tendo em vista essas considerações, pode-se afirmar que o ampere-hora mede a

A) potência útil fornecida pela bateria.
B) potência total consumida pela bateria.
C) força eletromotriz da bateria.
D) energia potencial elétrica fornecida pela bateria.
E) quantidade de carga elétrica fornecida pela bateria.

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A alternativa correta é letra E

A quantidade de carga (coulombs) que atravessa determinada seção de um fio por segundo, é chamada de corrente elétrica (ampere). A expressão matemática que relaciona estas grandezas é

Ampere = \frac{C o u l o m b}{T e m p o}

Ampere-hora seria o equivalente a passar o Tempo multiplicando o Ampere na expressão acima, deixando isolado o Coulomb que representa a quantidade de carga.

75) Em um dia muito seco, é normal sentirmos um pequeno choque elétrico ao colocarmos a mão na carroceria metálica de um carro que acabou de estacionar, após se deslocar por algum tempo. Isso ocorre porque o carro, durante o seu movimento, adquire um excesso de carga elétrica. O contato da mão faz com que parte do excesso de carga seja transferida entre o carro e o corpo da pessoa. As cargas que se movimentam na carroceria metálica do carro, são constituídas por

A) elétrons de carga negativa.
B) prótons de carga positiva.
C) íons de carga positiva.
D) íons de carga negativa.

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A alternativa correta é letra A

Os elétrons são as partículas mais fracamente ligadas, e assim a sua extração de materiais é mais simples do que íons ou prótons. Um material condutor tem todas suas cargas distribuídas na parte externa, o que implica que não há fluxo de cargas internamente. Logo, os elétrons adquiridos pelo carro continuam na sua superfície metálica e assim quando uma pessoa toca tal local, as cargas encontram um ponto de escape.

Alternativa A)

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76) A partícula káon, eletricamente neutra, é constituída por duas partículas eletricamente carregadas: um quark d e um antiquark s . A carga do quark d é igual a – 1/3 do módulo da carga do elétron, e a carga do quark s tem mesmo módulo e sinal contrário ao da carga de um antiquark s. Ao quark s é atribuída uma propriedade denominada estranheza, a qual pode ser calculada pela seguinte fórmula:

S – estranheza
Q – razão entre a carga do quark s e o módulo da carga do elétron

Assim, o valor da estranheza de um quark s é igual a:

A) $\frac{1/}{3}$
B) 1
C) $- \frac{1/}{3}$
D) -1

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A alternativa correta é letra D

Para aplicar a fórmula dada no enunciado, vamos primeiro descobrir qual é o valor de Q.

Segundo o enunciado, Q é a razão entre a carga do quark s e o módulo da carga do elétron. Logo,

Q = (-1/3)|e|/|e| = -1/3
Donde e é a carga do elétron, e | | representa o módulo.

Substituindo este valor na expressão dada, temos:
s = 2*(-1/3) - 1/3 = -1

Alternativa D)

77) Sabe-se que a carga do elétron tem módulo 1,6 x 10-19 C. A ordem de grandeza do número de elétrons que passam por segundo pela seção transversal constante de um condutor que transporta corrente de 0,15 A é:

A) 10^20.
B) 10¹⁹.
C) 10¹⁸.
D) 10¹⁷.
E) 10¹⁶.

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A alternativa correta é letra C

A corrente elétrica (i) é a razão entre a quantidade de carga elétrica (ne) pelo intervalo de tempo (Δt) :

\begin{array}{l} i = \frac{n e}{Δ t} \\ 0, 15 = n . 1, 6 x 10^{- 19} \\ n = \frac{1, 5 x 10^{- 1}}{1, 6 x 10^{- 19}} = 0, 93 x 10^{18} \end{array}

Portanto, a alternativa correta é a letra C.

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78) Duas cargas puntiformes, Q1 e Q2, atraem-se, no vácuo, com uma força elétrica de intensidade 4,0 x 10-2 N quando estão separadas por uma distância de 3 x 10-2 m. Se Q1 = 2,0 x 108C, então Q2, em Coulomb, vale:

(Dado: constante eletrostática do vácuo = 9,0 x 10⁹ no SI)

A) 2,0 x 10^-23(positiv

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A alternativa correta é letra E

A força elétrica entre duas cargas puntiformes é :

F = K \frac{Q_{1} Q_{2}}{R ²}

Substituindo os dados da questão na equação acima, temos:

\begin{array}{l} 4, 0 x 10^{- 2} = 9, 0 x 10^{9} \frac{2, 0 x 10^{8} Q_{2}}{(3 x 10^{-} ²) ²} \\ |Q_{2}| = 2, 0 x 10^{- 23} C \end{array}

Como as cargas se atraem, o sinal de Q₂ tem que ser oposto ao de Q₁, assim a alternativa correta é a letra E.

79) Com relação a ocorrência de uma descarga elétrica na atmosfera, analise: I – objetos pontiagudos como o para-raios estão mais propensos a dissipar cargas elétricas, pois, devido a sua forma, as cargas elétricas livres tendem a se acumular nesse local, em um processo conhecido como “poder das pontas”; II – o processo de acúmulo de cargas na atmosfera assemelha-se ao processo de carga de duas placas condutoras paralelas que possuem um dielétrico entre elas. Quando o raio ocorre, diz-se que o dielétrico, no caso o ar, foi rompido, passando a conduzir; III – o interior de corpos metálicos, como um carro, constitui um ambiente seguro contra raios que neles incidam, devido ao fato de o campo elétrico no interior desses corpos ser nulo. É correto o contido em

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

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A alternativa correta é letra E

A questão exige que se entenda de Eletrostática, notadamente, de equilíbrio eletrostático, densidade superficial de cargas e condutores.
Conceito: Densidade superficial de carga é uma quantidade de carga em uma superfície, como qualquer densidade ela depende da sua posição, neste caso depende da área da superfície onde se encontra a carga. Sabemos também que quanto menor o raio de curvatura (mais pontudo), maior é a densidade superficial de cargas e, consequentemente mais intenso é o campo elétrico, essa propriedade é conhecida como "poder das pontas", uma aplicação é o para-raios. Assim a afirmação I se faz verdadeira, a carga elétrica em excesso num corpo condutor apenas se distribui pela superfície exterior concentrando-se nas áreas de menor raio, de maior densidade de carga.
Um capacitor é um componente que armazena energia em um campo elétrico, acumulando um desequilíbrio de carga elétrica. Um capacitor típico é consistido de duas placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou um dielétrico. A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico, por cada placa armazena as mesmas cargas, porém opostas, a carga total no dispositivo é sempre zero. Do texto, a afirmação II se faz verdadeira, podemos comparar a situação descrita com o que aconteceria em um capacitor de placas paralelas, se houver um acúmulo de cargas nas placas, o campo elétrico pode aumentar de certo ponto que poderá romper o dielétrico fazendo passar corrente elétrica pelas placas, assim como ocorre entre a superfície terrestre e o solo quando presenciamos um raio.
Um condutor encontra-se em equilíbrio eletrostático quando, no seu interior e na sua superfície os seus elétrons encontram-se em movimento desordenado e o campo elétrico resultante nos pontos internos do condutor é nulo. Voltando ao texto, a afirmação III se faz verdadeira, como todos os metais são condutores elétricos, o carro se receber uma descarga elétrica em seu interior não poderá ser verificado presença de campo elétrico, por esta razão o ambiente estará seguro contra raios.
I, II e III corretas, alternativa E.

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80) Atualmente é grande o interesse na redução dos impactos ambiental provocados pela agricultura através de pesquisa, métodos e equipamentos. Entretanto, a aplicação de agrotóxicos praticada continua extremamente desperdiçadora de energia e de produtos químicos. O crescente aumento dos custos dos insumos, mão de obra, energia e a preocupação cada vez maior em relação a contaminação ambiental tem realçado a necessidade de uma tecnologia mais adequada na colocação dos agrotóxicos nos alvos, bem como de procedimentos e equipamentos que levem a maior proteção do trabalhador.

Nesse contexto, o uso de gotas com cargas elétricas, eletrizadas com o uso de bicos eletrostáticos, tem-se mostrado promissor, uma vez que , quando uma nuvem dessas partículas se aproxima de uma planta, ocorre o fenômeno de indução, e a superfície do vegetal adquire cargas elétricas de sinal oposto ao das gotas. Como consequência, a planta atrai fortemente as gotas, promovendo uma melhoria na deposição, inclusive na parte inferior das folhas.

A partir da analise das informações, é correto afirmar:

A) Outro fenômeno importante surge com repulsão mutua entre as gotas após saírem do bico: por estarem com carga de mesmo sinal, se repelem o que contribui para uma melhoria na distribuição do defensivo nas folhas.
B) A gotas podem estar neutras que o processo acontecera da mesma forma.
C) O fenômeno da indução descrito no texto se caracteriza pela polarização das folhas das plantas, induzindo sinal igual ao da carga da gota.
D) Quanto mais próximas estiverem gotas e folhas, menor será a força de atração.
E) Existe um campo elétrico no sentido da folha para as gotas.

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A alternativa correta é letra A

As cargas de mesmo sinal, ao saírem do bico se repelem, ocasionando uma melhor distribuição das cargas sobre a superfície da planta. Alternativa A.

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