aula_05_campo_elétrico

38
Escolinha do Frei Aulas particulares de física. Aula 05: Campo Elétrico 1. Introdução Uma das conseqüências da descoberta das leis da gravitação universal, foi compreender que corpos com grande massa, como é o caso da Terra, criam ao seu redor uma região onde qualquer corpo ali colocado sofre o efeito da força gravitacional. Esta constatação nos leva a um conceito novo: a região de ação é conhecida como campo gravitacional. Se tomarmos como exemplo a Terra, há uma região do espaço no qual é mensurável os efeitos produzidos pela sua massa m T , esta região é chamada Campo Gravitacional. Este mesmo conceito de campo poderá ser aplicado no estudo da eletricidade. 2. Campo elétrico gerado por ponto material eletrizado Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 1

Upload: ricpante

Post on 09-Feb-2016

313 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Aula_05_Campo_Elétrico

Escolinha do FreiAulas particulares de física.

Aula 05: Campo Elétrico

1. Introdução

Uma das conseqüências da descoberta das leis da gravitação universal, foi compreender que

corpos com grande massa, como é o caso da Terra, criam ao seu redor uma região onde qualquer

corpo ali colocado sofre o efeito da força gravitacional.

Esta constatação nos leva a um conceito novo: a região de ação é conhecida como campo

gravitacional. Se tomarmos como exemplo a Terra, há uma região do espaço no qual é mensurável os

efeitos produzidos pela sua massa mT, esta região é chamada Campo Gravitacional. Este mesmo

conceito de campo poderá ser aplicado no estudo da eletricidade.

2. Campo elétrico gerado por ponto material eletrizado

Consideremos um ponto material eletrizado com uma quantidade de carga Q, o qual será

chamado simplesmente carga Q.

A região do espaço, em torno da carga Q, onde quaisquer corpos eletrizados ali colocados

interagem com ela, é denominado campo elétrico da carga Q.

3. Verificação do campo elétrico

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 1

Page 2: Aula_05_Campo_Elétrico

Para verificar a existência desse campo elétrico, utilizamos outra carga elétrica pontual de

quantidade de carga q, denominada carga de prova q.

Com a utilização dessas duas cargas elétricas, podemos obter dois resultados.

Se as cargas q e Q interagirem, a carga de

prova estará no campo da carga Q.

Se as cargas q e Q não interagirem, a carga de

prova não estará no campo da carga Q.

4. Limites do campo elétrico

Ao contrário do que mostram as ilustrações, os limites do campo elétrico não são perfeitamente

definidos: à medida que nos afastemos da carga Q, o campo elétrico vai se “diluindo”, até que

praticamente seus efeitos se tornam desprezíveis.

Assim, por uma questão de simetria, a uma carga Q, isolada, podemos associar um campo

elétrico de aspecto esférico.

5. Vetor Campo Elétrico

Para que possamos conhecer as características de um campo, devemos definir uma grandeza, o

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 2

Page 3: Aula_05_Campo_Elétrico

Vetor campo elétrico

De modo semelhante ao que foi feito com o vetor campo gravitacional, no caso do campo elétrico levamos uma carga de prova q a um ponto P do campo gerado por uma carga Q.

A força elétrica que age na partícula colocada em um ponto P é dada pelo produto de dois

fatores:

A carga elétrica q da partícula de prova;

O campo elétrico gerado pela carga Q.

Portanto, para medir a ação da carga elétrica Q no ponto considerado, associamos a cada ponto

do campo elétrico um vetor campo elétrico. Assim podemos escrever:

Se F representa a intensidade das forças de interação entre essas cargas, podemos definir como

vetor campo elétrico , no ponto P, a grandeza vetorial, com as seguintes características:

Unidade do vetor campo elétrico:

Da definição de vetor campo elétrico, podemos escrever

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 3

Page 4: Aula_05_Campo_Elétrico

No Sistema Internacional de Unidades, F é medida em newtons (N) e q é medida em coulombs

(C). Portanto, nesse sistema de unidades, E é medido em newtons/coulombs (N/C).

Exercícios

01. Num ponto de um campo elétrico, o vetor campo elétrico tem direção horizontal, sentido da direita

para a esquerda e intensidade 105 N/C. Coloca-se, nesse ponto, uma carga puntiforme de -2 .

Determine a intensidade, direção e o sentido da força que atua na carga.

02. Uma partícula de massa m e carga q foi colocada num ponto A de um campo elétrico onde o vetor

campo elétrico é vertical ascendente e tem intensidade E. Sendo dados E, m e g (aceleração da

gravidade), determine q, sabendo que em A a partícula fica em equilíbrio.

03. Uma carga elétrica puntiforme de 10-9 C, ao ser colocada num ponto P de um campo elétrico, fica

sujeita a uma força de intensidade igual a 10-2 N, vertical e descendente. Determine:

a) a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico em P;

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 4

Page 5: Aula_05_Campo_Elétrico

b) a intensidade, a direção e o sentido da força que atuaria sobre uma carga puntiforme igual a 3 , se

ela fosse colocada em P.

04. Num ponto de um campo elétrico, o vetor campo elétrico tem direção vertical, sentido para baixo e

intensidade igual a 5. 103 N/C. Coloca-se, nesse ponto, uma esfera de peso 2. 10-3 N e eletrizada com

carga desconhecida. Sabendo que a pequena esfera fica em equilíbrio, determine:

a) a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua na carga;

b) o valor da carga.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 5

Page 6: Aula_05_Campo_Elétrico

6. Sentido do campo elétrico

Carga Q positiva: Q > 0

Carga Q negativa: Q < 0

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 6

Page 7: Aula_05_Campo_Elétrico

Generalizando as situações anteriores, podemos escrever uma propriedade do campo elétrico:

Se Q > 0, é orientado “para fora” (campo de

afastamento)

Se Q < 0, é orientado “para dentro” (campo de

aproximação)

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 7

Page 8: Aula_05_Campo_Elétrico

7. Intensidade do vetor campo elétrico

Pela definição de vetor campo-elétrico, sabemos que

Assim, em intensidade, podemos escrever

Lembrando a Lei de Coulomb para cargas elétricas pontuais, temos:

Substituindo a relação (2) na relação (1), vem:

Desta última expressão, vemos que a intensidade do vetor campo elétrico num ponto (E) depende

do meio (k0), da carga Q e da distância d do ponto à carga.

Observações:

1. Ao contrário do que possa parecer na definição o vetor campo elétrico não depende da

carga de prova q.Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 8

Page 9: Aula_05_Campo_Elétrico

2. Note que, a cada ponto situado a uma distância d da carga Q, corresponde um único vetor

campo elétrico , pois, mesmo que a intensidade do vetor campo elétrico seja a mesma, sua direção e

sentido mudam com a posição. Dizemos, então, que a grandeza vetorial é “função da posição”.

Portanto:

Depende do meio, da carga central e da distância

Exercícios

05. Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico nos pontos P1 e P2 indicados

na figura. O campo elétrico é gerado pela carga puntiforme Q=1 e o meio é o vácuo, cuja constante

eletrostática é . Determine, em seguida, a intensidade da força elétrica que atua em

q = 10-7 C quando colocada em P1.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 9

Page 10: Aula_05_Campo_Elétrico

06. Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico nos pontos P1 e P2 da figura.

O campo elétrico é gerado pela carga puntiforme Q = 10-5 C e o meio é o vácuo .

Determine, em seguida, a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em q = 1

, colocada em P1. Como se modificaria a resposta anterior se q valesse – 1 ?

8. Campo elétrico devido a mais de um ponto material eletrizado

Quando vários pontos materiais eletrizados estão relativamente próximos, constituindo um

sistema, ocorre uma superposição dos campos elétricos de cada ponto material.

O vetor campo elétrico resultante será, então, a soma vetorial dos vetores campo-elétrico de cada

ponto material eletrizado.

Tomemos, como exemplo, um sistema formado por duas cargas centrais Q1 e Q2, relativamente

próximas, como mostra a figura seguinte.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 10

Page 11: Aula_05_Campo_Elétrico

Admitamos que Q1 seja positiva e que Q2 seja

negativa.

Se E1 é o vetor campo-elétrico devido á carga Q1 no ponto P e E2 é o vetor campo-elétrico devido à

carga central Q2 no ponto P, o vetor campo-elétrico resultante (E) no ponto P será dado por:

E = E1 + E2

Exercícios

07. Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico resultante em P nos casos a

e b indicados. Admita, em cada caso, que Q = 10-6 C e d = 0,3 m. O meio é o vácuo

.

a)

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 11

Page 12: Aula_05_Campo_Elétrico

b)

08. Nos pontos A e B, separados pela distância AB = 3m, fixam-se cargas elétricas puntiformes QA = 8

e QB = 2 respectivamente. Determine um ponto onde o vetor campo elétrico resultante é nulo.

09. Nos vértices de um quadrado fixam-se cargas elétricas puntiformes de valores 1 , 2 , 3 e 4

, conforme a figura. Qual a intensidade do vetor campo elétrico resultante no centro O do quadrado?

O meio é o vácuo e o quadrado tem lado L = 0,6 m. É dado .

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 12

Page 13: Aula_05_Campo_Elétrico

10. Determine a intensidade, a direção e o sentido do vetor campo elétrico resultante em P nos casos a

e b indicados. Admita em cada caso que Q = 10-6 C e d = 0,3m. O meio é o vácuo, cuja constante

eletrostática é .

a)

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 13

Page 14: Aula_05_Campo_Elétrico

b)

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 14

Page 15: Aula_05_Campo_Elétrico

11. Nos pontos A e B separados pela distância AB = 3m, fixam-se cargas elétricas puntiformes QA = 8

e QB = -2 , respectivamente. Determine um ponto um ponto onde o vetor campo elétrico resultante

é nulo.

12. Em três vértices, A, B e C, de um quadrado de lado igual a m colocam-se cargas elétricas

puntiformes, conforme a figura ao lado. Sendo o meio o vácuo, determine a intensidade do vetor campo

elétrico resultante no centro do quadrado. É possível colocar uma carga elétrica puntiforme em D, de

modo que o vetor campo elétrico resultante no ponto o seja nulo? Adote .

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 15

Page 16: Aula_05_Campo_Elétrico

13. Nos vértices de um hexágono regular fixam-se cargas elétricas puntiformes de valores 1 , 2 , 3

,4 , 5 , 2 e 6 , nessa ordem. Qual a intensidade do vetor campo elétrico no centro do

hexágono? O meio é o vácuo e o hexágono tem lado L = 30 cm. É dado .

9. Linhas de Campo

Ao estudarmos Óptica Geométrica, vimos que uma região do espaço ilustrado por uma fonte pode

ser geometricamente representada através de raios de luz.Da mesma forma, uma região do espaço influenciada por uma carga Q (campo elétrico) pode ser

geometricamente representada através das linhas de campo.

As linhas de campo são linhas tangentes aos vetores campo – elétrico em cada ponto da

região influenciada, orientadas no mesmo sentido dos vetores campo-elétrico .

Logo, as linhas de campo associadas a cargas centrais isoladas são segmentos de reta, tais

que:

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 16

Page 17: Aula_05_Campo_Elétrico

1° caso: linhas de campo retilíneas

Se Q > 0, é orientado “para fora”. Se Q < 0, é orientado “para dentro”.

2° caso: linhas de campo curvilíneas

As linhas de campo “nascem” nas cargas

positivas e “morrem” nas cargas negativas.

Representamos as linhas de campo de um sistema

formado por duas cargas positivas.

Por uma impropriedade de linguagem: as linhas de campo são

também chamadas linhas de força.

Em resumo:

Q > 0: linhas de campo orientadas “para fora”.Q < 0: linhas de campo orientadas “para dentro”.

Observações:1. Utilizando sementes de grama em suspensão no óleo, podemos

visualizar as linhas de campo de um ou mais materiais eletrizados.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 17Campo elétrico entre duas placas,

exemplo de campo uniforme na

região central das placas.

Page 18: Aula_05_Campo_Elétrico

2. Como a cada ponto do campo corresponde um único vetor campo–elétrico, duas linhas de campo nunca poderão se cruzar, pois, caso contrário, no cruzamento teríamos dois vetores campo-elétrico

para um único ponto, como mostra a figura.

3. Através da maior ou menor concentração das linhas de campo, podemos ter uma idéia qualitativa da intensidade do vetor campo elétrica.

Exercícios

14. Uma carga elétrica puntiforme q = 1 e de

massa m = 10-6 kg é abandonada, em repouso, num ponto A de um campo elétrico uniforme de

intensidade E = 105 N/C, conforme a figura.

Determine:

a) a intensidade da força elétrica que atua em q;

b) a aceleração do movimento de q;

c) a velocidade que q possui ao passar por B, situado a 0,2 m de A.

Despreze as ações gravitacionais.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 18

Page 19: Aula_05_Campo_Elétrico

17. (Unicamp – SP) Afigura mostra as linhas de força

do campo eletrostático criado por um sistema de duas cargas puntiformes q1 e q2.

a) Nas proximidades de que carga o campo eletrostático é mais intenso? Por quê?

b) Qual é o sinal do produto q1.q2 ?

16. Qual a mínima velocidade com que uma carga q = 0,1 de massa m = 10-7 kg deve ser lançada de

um ponto A, na direção e sentido contrário às linhas de força de um campo elétrico uniforme de sentido

E = 105 N/C, para que atinja B, situado a 0,2 m de A? Despreze as ações gravitacionais.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 19

Page 20: Aula_05_Campo_Elétrico

1. (UFRS) A carga puntiforme Q, positiva, origina um campo

elétrico no ponto P que tem seu sentido melhor

representado pelo segmento:

a) 1

b) 2

c) 3

d) 4

e) 5

2. (UFES) A figura representa uma carga puntiforme +Q e um ponto P do seu campo-elétrico, onde é

colocada uma carga de prova – q. Qual dos conjuntos de segmentos orientada abaixo representa o

vetor-campo-elétrico (E) em P e a força que atua sobre – q?

a)

b) d)

c) e)

3. (Medicina de Catanduva – SP) Um campo elétrico produzido por uma carga elétrica negativa,

apresenta, no ponto A, uma intensidade igual a 4 . 104 N/C. Uma carga puntiforme negativa q = - 2 . 10 -

7 C, colocada no ponto A, será:

a) repelida com uma força de intensidade de 8 . 10 -3 N.

b) repelida com uma força de intensidade de 2 . 10 -3 N.

c) atraída com uma força de intensidade de 2 . 10-3 N.

d) atraída com uma força de intensidade de 8 . 10 -3 N.Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 20

Page 21: Aula_05_Campo_Elétrico

e) repelida com uma força de intensidade diferente das mencionadas nos itens anteriores.

4. (UFAL) Qual dos seguintes gráficos melhor representa a intensidade (E) do campo elétrico de uma

carga pontual, em função da distância (d) entre a carga e um ponto do campo?

a) b) c) d)

5. (OSEC – SP) Duas cargas puntiformes, q1 = 25 µC e q2 = 16 µC, estão colocadas no vácuo, a 45 cm

uma da outra. O ponto onde o vetor-campo-elétrico resultante é nulo está colocado sobre a reta que

passa pelas cargas e:

a) a 20 cm de q1 e a 65 cm de q2;

b) a 20 cm de q1 e a 25 cm de q2;

c) a 25 cm de q1 e a 20 cm de q2;

d) a 25 cm de q1 e a 70 cm de q2;

e) n.r.a

6. (Universidade de Viçosa – MG) O campo elétrico E, devido

ás cargas + Q e – Q no ponto P, conforme figura abaixo, é

melhor representado pelo segmento orientado:

a) d)

b) e) O campo em P é nulo.

c)

8. (Fuvest - SP) Têm-se duas pequenas esferas, A e B, condutoras, descarregadas e isoladas uma da

outra. Seus centros estão distantes entre si de 20 cm. Cerca de

5,0 . 106 elétrons são retirados da esfera A e transferidos para a esfera B. Considere a carga do elétron

igual a 1,6 . 10 -19 C e a constante dielétrica do meio igual a 9,0 . 109 N.m2 .

C2

a) Qual o valor do vetor-campo-elétrico em P?Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 21

Page 22: Aula_05_Campo_Elétrico

b) Qual a direção do vetor-campo-elétrico num ponto R sobre a mediatriz do segmento AB?

9. (Cesgranrio – RJ) Quatro cargas elétricas três positivas e uma negativa,

estão colocadas nos vértices de um quadrado, como mostra a figura ao lado.

O campo elétrico produzido por essas cargas no centro do quadrado é

representado por:

10. (Fundação Carlos Chagas) Qual das seguintes figuras melhor representa as linhas de força do

campo elétrico de uma

pequena esfera metálica positivamente carregada?

a) b) c)

d) e)

10. (Fundação Carlos Chagas) Qual das seguintes figuras melhor representa as linhas de força do

campo elétrico de uma pequena esfera metálica positivamente carregada?

a) b) c) d)

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 22

Page 23: Aula_05_Campo_Elétrico

e)

11. (Medicina de Pouso Alegre – MG) Um campo elétrico está

representado pelas suas linhas de força, como mostra a figura. Julgue

as afirmativas:

I) Se uma partícula, abandonada no ponto P, se desloca no

sentido do campo, sua carga é positiva.

II) Uma partícula carregada, abandonada num ponto do campo, adquire um movimento uniformemente

acelerado.

12. (Cescea – SP) Em A e B estão duas cargas elétricas (figura abaixo). As curvas esquematizam as

linhas de força do campo eletrostático por elas criadas e as flechas, os sentidos das mesmas. Qual das

afirmações é verdadeira sobre as cargas qa

(no ponto A) e qb (no ponto B)?

a) qa > qb ; qa < 0; qb > 0.

b) qa < qb ; qa > 0; qb < 0.

c) qa > qb ; qa > 0; qb < 0

d) qa < qb ; qa < 0; qb > 0

e) Não sei.

Resolução:

Como as linhas de campo partem de A e chegam a B, podemos concluir que a carga central qa é

positiva, enquanto a carga central qb é negativa. Notamos, também, que a concentração de linhas de

força é maior próximo à carga central qa. Isso significa que o vetor-campo-elétrico é mais intenso nas

proximidades de qa do que nas proximidades de qb. Como, para distâncias iguais, o vetor-campo-

elétrico é tão mais intenso quanto maior for o valor absoluto da carga central, podemos escrever Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 23

Page 24: Aula_05_Campo_Elétrico

qa > qb .

Resposta: alternativa c

13. (PUC – SP) Um corpúsculo eletrizado é abandonado num ponto de um campo elétrico. A trajetória

por ele seguida, sob a ação do campo:

a) é certamente uma linha de força.

b) nunca poderá ser uma linha de força.

c) é certamente curvilínea.

d) pode coincidir com uma linha de força.

14. (Mapofei – SP) Um pêndulo elétrico tem comprimento L = 1,0 m e a esfera suspensa tem massa m

= 10g e a carga q incógnita. No sistema, agem a gravidade (adote g= 10 m/s2) e um campo elétrico

horizontalmente E = 7,5 . 103 N/C. O pêndulo estaciona com a esfera à distância d= 0,60 m da vertical

pelo ponto de suspensão. Determine a carga q (expressa em microcoulombs).

Respostas:

1. e 2. b 3. a 4. d5. c 6. c 7. c8. a) O vetor-campo-elétrico no ponto P tem intensidade de 1,44 N/C (sendo orientado horizontalmente

para a direita);

b) O vetor-campo-elétrico no ponto R tem a mesma direção do segmento AB.

9. b 10. e11. I) Certo II) errado (a resultante das forças não é constante)

12. c 13. d 14. q = 10 µC

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 24

Page 25: Aula_05_Campo_Elétrico

11. (Ufv 99) Um filete de água pura cai verticalmente de uma torneira. Um bastão de vidro carregado

com uma carga líquida negativa é aproximado da água. Nota-se que o filete encurva ao encontro do

bastão. Isto se deve ao fato de:

a) o bastão produzir um acúmulo de carga líquida positiva no filete de água.

b) o filete de água pura possuir necessariamente uma carga líquida positiva.

c) o filete de água pura possuir uma carga líquida negativa.

d) os momentos de dipolo das moléculas da água se orientarem no campo elétrico produzido pelo

bastão.

e) ser significativa a atração gravitacional entre o bastão e o filete de água. 41. [D]

1. (Ufmg 2006) Duas pequenas esferas isolantes

- I e II -, eletricamente carregadas com cargas de

sinais contrários, estão fixas nas posições

representadas nesta figura:

A carga da esfera I é positiva e seu módulo é maior que o da esfera II.

Guilherme posiciona uma carga pontual positiva, de peso desprezível, ao longo da linha que une essas

duas esferas, de forma que ela fique em equilíbrio.

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que o ponto que melhor representa a

posição de equilíbrio da carga pontual, na situação descrita, é o

a) R.

b) P.

c) S.

d) Q.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 25

Page 26: Aula_05_Campo_Elétrico

2. (Ufrs 2006) A figura a seguir

representa duas cargas elétricas puntiformes positivas, +q e +4q, mantidas fixas em suas posições.

Para que seja nula a força eletrostática resultante sobre uma terceira carga puntiforme, esta carga deve ser

colocada no ponto

a) A.

b) B.

c) C.

d) D.

e) E.

3. (Fgv 2006) Em um centro universitário, uma experiência está sendo realizada: íons positivos são

abandonados, inicialmente em repouso, nas proximidades de um fio condutor vertical. Faz-se, então, que

pelo fio passe uma corrente elétrica. Nesse instante, pode-se dizer que esses íons ficam sujeitos à ação de

a) apenas um campo: o elétrico.

b) apenas dois campos: o gravitacional e o magnético.

c) apenas dois campos: o elétrico e o magnético.

d) apenas dois campos: o elétrico e o gravitacional.

e) apenas três campos: o elétrico, o gravitacional e o magnético.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 26

Page 27: Aula_05_Campo_Elétrico

4. (Fuvest 2006) Um pequeno objeto, com carga elétrica positiva, é largado da parte superior de um plano

inclinado, no ponto A, e desliza, sem ser desviado, até atingir o ponto P. Sobre o plano, estão fixados 4

pequenos discos com cargas elétricas de mesmo módulo. As figuras representam os discos e os sinais das

cargas, vendo-se o plano de cima. Das configurações a seguir, a única compatível com a trajetória

retilínea do objeto é

5. (Puc-rio 2007) Duas esferas metálicas contendo as cargas Q e 2Q estão separadas pela distância de 1,0

m. Podemos dizer que, a meia distância entre as esferas, o campo elétrico gerado por:

a) ambas as esferas é igual.

b) uma esfera é 1/2 do campo gerado pela outra esfera.

c) uma esfera é 1/3 do campo gerado pela outra esfera.

d) uma esfera é 1/4 do campo gerado pela outra esfera.

e) ambas as esferas é igual a zero.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 27

Page 28: Aula_05_Campo_Elétrico

6. (Puc-rio 2007) Duas esferas metálicas contendo as cargas Q e 2Q estão separadas pela distância de 1,0

m. Podemos dizer que, a meia distância entre as esferas, o campo elétrico gerado por:

a) ambas as esferas é igual.

b) uma esfera é 1/2 do campo gerado pela outra esfera.

c) uma esfera é 1/3 do campo gerado pela outra esfera.

d) uma esfera é 1/4 do campo gerado pela outra esfera.

e) ambas as esferas é igual a zero.

7. (Uece 2007) A figura mostra uma disposição fixa

de cargas com uma separação d entre elas.

O ponto P é um ponto sobre a linha que une as cargas. Se m e n são positivos, com m > n, e tais que a

razão m/n é um quadrado perfeito, isto é, m/n = p2, determine os valores de x1 e x2 (x1 > x2) para os

pontos nos quais o campo elétrico se anula para essa configuração. A relação x1/x2 é igual a

a) 1

b) (p + 1)/(p - 1)

c) (p2 + 1)/(p2 - 1)

d) (p2 - p)/(p2 + p)

8. (Uepg 2008) Uma carga elétrica puntiforme Q gera um campo elétrico numa determinada região do

espaço. Considerando um ponto P a uma distância r da carga Q, assinale o que for correto.

(01) A intensidade do vetor força elétrica que age sobre a carga de prova q0 é inversamente

proporcional à intensidade do vetor campo elétrico.

(02) O sentido do vetor campo elétrico é o do vetor força elétrica que age sobre a carga de prova q0,

colocada no ponto P.

(04) A intensidade do vetor campo elétrico é inversamente proporcional ao quadrado da distância r.

(08) O campo elétrico será nulo no ponto P se a carga de prova q0 tiver sinal contrário ao da carga Q.

(16) Se o sentido do vetor campo elétrico for de afastamento da carga Q, então a carga de prova q0 tem

sinal contrário ao da carga Q.

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 28

Page 29: Aula_05_Campo_Elétrico

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 29

Page 30: Aula_05_Campo_Elétrico

10. (Ufms 2007) O vento desloca uma nuvem, carregada, com velocidade V constante e horizontal,

próximo da superfície da Terra (veja a figura). A nuvem está carregada negativamente com uma

distribuição de cargas uniforme. Suponha que, devido à evaporação de água, moléculas de água estejam

flutuando próximo à superfície da Terra. Como o centro de cargas positivas dos dois átomos de

hidrogênio não coincide com o centro de cargas negativas do átomo de oxigênio que constituem cada

molécula d'água, podemos considerar cada molécula d'água como um dipolo elétrico com cargas + 2e e -

2e, onde e é a carga do elétron. Esses dipolos estão inicialmente em repouso, e com orientações aleatórias.

Considere sempre uniformes os campos gravitacional, produzido pela Terra, e elétrico, produzido pela

nuvem. Com relação aos fenômenos físicos que ocorrerão, quando a nuvem passar sobre os dipolos,

assinale a alternativa correta.

a) O vetor que representa o campo elétrico produzido pela nuvem, possuirá sentido da nuvem para a

superfície da terra.

b) Os dipolos serão alinhados pelo campo elétrico, atraídos e arrastados até a nuvem.

c) A força elétrica resultante em cada dipolo será nula.

d) Durante o alinhamento dos dipolos, a força elétrica não realiza trabalho nos dipolos.

e) Os dipolos ficarão alinhados predominantemente na direção horizontal.

11. (Unifesp 2008) A figura representa

a configuração de um campo elétrico gerado por duas partículas carregadas, A e B. Assinale a alternativa

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 apresentadas (linhas cheias e tracejadas).

a) carga da partícula A: (+)

carga da partícula B: (+)

linhas cheias com setas: linha de força

linhas tracejadas: superfície equipotencial

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 30

Page 31: Aula_05_Campo_Elétrico

b) carga da partícula A: (+)

carga da partícula B: (-)

linhas cheias com setas: superfície equipotencial

linhas tracejadas: linha de força

c) carga da partícula A: (-)

carga da partícula B: (-)

linhas cheias com setas: linha de força

linhas tracejadas: superfície equipotencial

d) carga da partícula A: (-)

carga da partícula B: (+)

linhas cheias com setas: superfície equipotencial

linhas tracejadas: linha de força

e) carga da partícula A: (+)

carga da partícula B: (-)

linhas cheias com setas: linha de força

linhas tracejadas: superfície equipotencial

GABARITO

1. [C]

2. [B]

3. [D]

4. [E]

5. [B]

6. [B]

7. [B]

8. 2 + 4 = 6

9. [B]Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 31

Page 32: Aula_05_Campo_Elétrico

10. [C]

11. [E]

Ricardo Pante – Telefone para contato: res. 4704 – 6576 - cel.: 9631 – 1879 - e-mail [email protected] 32