Questões Sobre Processos de Eletrização - Física - 3º ano do ensino médio

Continua após a publicidade..

1) Indução eletrostática é o fenômeno no qual pode-se provocar a separação de cargas em um corpo neutro pela aproximação de um outro já eletrizado. O condutor que está eletrizado é chamado indutor e o condutor no qual a separação de cargas ocorreu é chamado induzido. A figura mostra uma esfera condutora indutora positivamente eletrizada induzindo a separação de cargas em um condutor inicialmente neutro.

http://efisica.if.usp.br (adaptado)

Analisando a figura e sobre o processo de eletrização por indução, são feitas as seguintes afirmações:
I. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, afastar o indutor e, finalmente, cortar o fio terra.

II. Para eletrizar o corpo neutro por indução, deve-se aproximar o indutor, conectar o induzido à terra, cortar o fio terra e, finalmente, afastar o indutor.

III. Na situação da figura, a conexão do induzido à terra, com o indutor nas suas proximidades, faz com que prótons do induzido escoem para a terra, por repulsão.
IV. No final do processo de eletrização por indução, o corpo inicialmente neutro e que sofreu indução, adquire carga de sinal negativo.
Está correto, apenas, o contido em:

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

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra D

Vamos analisar cada afirmativa separadamente. A assertiva I é falsa: nesta sequência de processos, o corpo induzido continuará neutro. O indutor irá separar as cargas positivas e negativas do induzido, em seguida irá fluir elétrons do fio terra para o induzido. Ao afastar o indutor antes de cortar o fio terra, os elétrons em excesso irão escoar para a terra, neutralizando o corpo induzido. A assertiva II é verdadeira: o indutor provocará uma separação de cargas positivas e negativas no corpo induzido, tal que ao conectar o fio terra no induzido cargas negativas da terra irão escoar para o induzido. O corpo terá excesso de elétrons (eletrizado negativamente). A diferença dessa assertiva para a I é que o fio terra na II é cortado antes do afastamento do indutor, permitindo assim a eletrização do induzido. A assertiva III é falsa: prótons são fortemente ligados ao núcleo do átomo e não fluem de um corpo para outro. Por fim, a assertiva IV é verdadeira, como justificado para a assertiva II. Estão coerentes as assertivas II e IV, portanto, a resposta correta é a alternativa D.

Continua após a publicidade..

2) Analise as afirmações abaixo:

I. Todo objeto que tem grande quantidade de elétrons está eletrizado negativamente.

II. Eletrizando-se por atrito dois objetos neutros obtêm-se, ao final deste processo de eletrização, dois objetos eletrizados com carga de mesmo sinal.

III. Encostando-se um objeto A, eletrizado negativamente, em um pequeno objeto B, neutro, após algum tempo o objeto A ficará neutro.

Deve-se concluir, da análise dessas afirmações, que

A) apenas I é correta.
B) apenas II é correta.
C) apenas II e III são corretas.
D) I, II e III são corretas.
E) não há nenhuma correta.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra E

I - Não necessariamente. O corpo poderá ter a mesma quantidade de prótons e estar neutro.

II - Falso. Cargas de sinais contrários.

III -Falso. O objeto A ficará negativo.

Todas as afirmações são falsas, logo, a alternativa correta é a letra E.

3) Em um experimento de eletrostática, um estudante dispunha de três esferas metálicas idênticas, A, B e C, eletrizadas, no ar, com cargas elétricas 5Q, 3Q e –2Q, respectivamente.

Utilizando luvas de borracha, o estudante coloca as três esferas simultaneamente em contato e, depois de separá-las, suspende A e C por fios de seda, mantendo-as próximas. Verifica, então, que elas interagem eletricamente, permanecendo em equilíbrio estático a uma distância d uma da outra. Sendo k a constante eletrostática do ar, assinale a alternativa que contém a correta representação da configuração de equilíbrio envolvendo as esferas A e C e a intensidade da força de interação elétrica entre elas.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra B

Ao colocar as três esferas idênticas em contato, simultaneamente, elas entram em equilíbrio, isto é, a carga total é divida igualmente entre elas. Assim, cada esfera passa a ter carga 2Q.
A Lei de Coulomb é

F = \frac{k . Q_{1} . Q_{2}}{d^{2}} \Rightarrow F = \frac{k . 2 Q . 2 Q}{d^{2}} \Rightarrow F = \frac{4 k Q^{2}}{d^{2}}

Como as cargas das duas esferas possuem mesmo sinal, as esferas são repelidas, isto é, se afastam uma da outra.

Continua após a publicidade..

4) Três esferas metálicas, M1, M2 e M3, de mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão bem afastadas entre si e longe de outros objetos.

Inicialmente M1 e M3 têm cargas iguais, com valor Q, e M2 está descarregada. São realizadas duas operações, na sequência indicada:
I. A esfera M1 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M1 é afastada até retornar à sua posição inicial.
II. A esfera M3 é aproximada de M2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M3 é afastada até retornar à sua posição inicial.
Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão cerca de:

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra B

A questão exige que se entenda os princípios da Eletrostática. Primeiramente devemos lembrar do princípio da conservação das cargas elétricas. Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas elétricas é constante, ou seja,

\sum Q_{antes} = \sum Q_{depois}

Do texto, em I colocamos M1 em contato com M2. Depois do contato haverá transferência de elétrons do corpo neutro para o carregado positivamente. Essa transferência irá ocorrer de maneira bem rápida até que ambas esferas fiquem com o mesmo potencial elétrico, visto que as esferas são idênticas. No caso, será a média aritmética da quantidade de carga antes do contanto. Assim, depois de voltarem à sua posição inicial:

Q_{depois} = \frac{Q_{M 1} + Q_{M 2}}{2} = \frac{Q + 0}{2} = \frac{Q}{2}

Em II colocamos M3 e M2 em contato. Haverá transferência de elétrons da mesma forma que a anterior, e depois de voltarem à sua posição inicial:

Q_{depois} = \frac{Q_{M 3} + Q_{M 2}}{2} = \frac{Q + \frac{Q}{2}}{2} = \frac{3 Q}{4}

Então, teremos:

Q_{1} = \frac{Q}{2}; Q_{2} = Q_{3} = \frac{3 Q}{4}

Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

5) Três esferas condutoras idênticas A, B e C estão sobre tripés isolantes. A esfera A tem inicialmente carga elétrica de 6,4 μC, enquanto B e C estão neutras.

Encostam-se as esferas A e B até o equilíbrio eletrostático e separam-se as esferas. Após isso, o procedimento é repetido, com as esferas B e C. Sendo a carga elementar 1,6.10^-19 C, o número total de elétrons que, nessas duas operações, passam de uma esfera a outra é:

A) 1,0. 10^13.
B) 2,0. 10^13.
C) 3,0. 10^13.
D) 4,0. 10^13.
E) 8,0. 10^13.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra C

Pondo A e B em contato:

6,4 / 2 = 3,2 μC

Pondo B e C em contato:

3,2 / 2 = 1,6 μC

De acordo com a fórmula:

Q = N x e

4,8.10^-6 = N x 1,6.10^-¹⁹

N = 3.10¹³

Logo, a alternativa correta é a alternativa C.

Continua após a publicidade..

6) Duas esferas metálicas, A e B, de raios R e 2R respectivamente, são eletrizadas com cargas QA e QB. Quando interligados por um fio metálico, não se observa transferência de cargas elétricas entre elas. A razão QA/QB é de:

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

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra B

Como não há passagem de carga elétrica no fio condutor, significa dizer que as esferas estão em equilíbrio eletrostático e sabendo que a capacitância delas é a razão de seus raios R pela constante eletrostática K, vem:

\begin{array}{l} V = \frac{C a r g a t o t a l Q_{T}}{C a p a c i t â n c i a t o t a l C_{T}} \\ = \frac{Q_{A} + Q_{B}}{\frac{2 R}{K} + \frac{R}{K}} = \frac{(Q_{A} + Q_{B}) K}{3 R} \\ Q_{A} = V . C_{A} = \frac{(Q_{A} + Q_{B}) K}{3 R} . \frac{R}{K} = \frac{Q_{A} + Q_{B}}{3} \\ Q_{B} = V . C_{B} = \frac{(Q_{A} + Q_{B}) K}{3 R} . \frac{2 R}{K} = \frac{2 (Q_{A} + Q_{B})}{3} \end{array}

Portanto, Q_A/Q_B é :

\frac{Q_{A} + Q_{B}}{3} . \frac{3}{2 (Q_{A} + Q_{B})} = \frac{1}{2}

Sendo:

K uma constante

V a diferença de potencial de equílibrio

C - Capacitância

R- Raio

Alternativa correta é a letra B.

7) Uma esfera metálica A, neutra, está ligada à terra T por um fio condutor. Uma esfera B, carregada negativamente, é aproximada de A. As hastes que suportam as esferas A e B são isolantes.

Nessas condições pode-se afirmar que, pelo fio condutor,

A) elétrons deslocam-se de A para T.
B) prótons deslocam-se de T para A.
C) prótons deslocam-se de A para T.
D) elétrons deslocam-se de T para A.
E) não ocorre movimentação de cargas.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra A

Ao aproximarmos a esfera negativa da esfera neutra, por indução, os prótons serão atraídos, e os elétrons se deslocarão da esfera para terra pelo fio condutor. Ficando a esfera A eletrizada positivamente.

Letra A.

Continua após a publicidade..

8) Um pente, previamente utilizado para pentear cabelos secos e limpos, adquire a capacidade de atrair pedacinhos de papel picado, como mostrado nesta figura:

Tal atração ocorre mesmo antes de o pente tocar nos pedacinhos de papel. Considerando-se o fenômeno descrito, é CORRETO afirmar que o pente

A) adquire cargas elétricas positivas e atrai o papel, que também adquire cargas elétricas positivas ao ser rasgado.
B) adquire cargas elétricas que anulam o campo gravitacional em torno dele, o que provoca a elevação dos pedacinhos de papel.
C) é eletricamente carregado e polariza os pedacinhos de papel, atraindo-os, mesmo que estejam eletricamente neutros.
D) é magnetizado e atrai os pedacinhos de papel, que contêm minúsculas partículas de ferro na sua constituição.

FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra C

Vamos analisar cada uma das alternativas e verificar a sua veracidade.

Se ambos os objetos (pente e papel) tivessem adquiridos cargas positivas, então eles estariam carregados positivamente, mas cargas iguais se repelem, logo eles não seriam atraídos um pelo outro.
ALTERNATIVA A) É INCORRETA.

O fato de anular o campo gravitacional não implicaria em elevação, mas sim se houver uma força resultante em direção ao pente. Além do mais anular o campo gravitacional não é o mais correto a se dizer, e sim falar de forças resultantes.
ALTERNATIVA B) É INCORRETA.

A imantação de um objeto não ocorre ao se atritar um objeto a outro qualquer, e como o cabelo não é um imã, não seria possível imantar o pente através deste tipo de atrito.
ALTERNATIVA D) É INCORRETA.

Sendo assim, temos que a alternativa correta é a C), pois neste caso o papel de fato é neutro eletricamente, e o fato do pente estar carregado eletricamente consegue polarizar os pedacinhos de papel, e assim atraí-los.

Alternativa C)