Caderno
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Eletrostática II
Conteúdos
Energia Potencial Elétrica, Potencial Elétrico, Trabalho da Força Elétrica, Linhas de Força e Superfícies Equipotenciais, Campo Elétrico Uniforme, Condutor Eletrizado em Equilíbrio, Capacitância e Capacitores.
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Do que se Trata?
...
Confira!
Aqui tem início os vídeos referentes à Energia Potencial Eletrostática, incluindo o fenômeno do poder das pontas e as aplicações em capacitores, uma das áreas mais instigantes da Física. Não concorda?
01
(Fuvest) A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da distância r que as separa está representada no gráfico da figura abaixo. Uma das partículas está fixa em uma posição, enquanto a outra se move apenas devido à força elétrica de interação entre elas. Quando a distância entre as partículas varia
de ri = 3.10 m a rf = 9.10 m,
a energia cinética, em Joules, da partícula em movimento
a) diminui 1.10
b) aumenta 1.10
c) diminui 2.10
d) aumenta 2.10
e) não se altera
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Resolução Comentada
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02
Uma carga elétrica puntiforme q = 20.10 C é colocada num ponto A onde o potencial elétrico vale 1000 V. A partir do momento em que é colocada em A, a carga passa a se mover, devido apenas às interações elétricas, em direção ao ponto B, passando por este com uma energia potencial elétrica de 8 J. Para entender, em termos de energia, esta situação, são feitas as seguintes afirmações:
I. A energia potencial elétrica adquirida pelo sistema, quando a carga q se encontrava no ponto A, era de 20 J.
II. A energia cinética da carga q ao passar pelo ponto B era de 8 J.
III. O ponto B tem um potencial elétrico de 400 V.
Sobre essa situação, está correto o que se afirma em:
a) I e III
b) II e III
c) Em I, apenas
d) Em II, apenas
e) Em III, apenas
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03
(FEI-SP) O diagrama a seguir representa o potencial elétrico em função da distância do ponto considerado até a carga fonte do campo. Sabe-se que o meio que envolve a carga fonte é o vácuo. Pedem-se:
a) o valor da carga fonte Q;
b) o potencial elétrico a 2 m da carga fonte.
Adote k = 9.10 N.m /C.
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04
Uma pessoa está perto de um poste quando o mesmo é atingido por um raio. Durante um curto intervalo de tempo, acumula-se na base do poste uma carga de 1,6 µC.
Determine a diferença de potencial elétrico (ddp) gerada pela descarga nas duas regiões ocupadas pelos pés da pessoa (A e B).
Adote k = 9.10 N.m /C.
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05
(UnB) Uma carga elétrica q = 40 µC é levada de A para B sob a ação de um campo elétrico e de uma força externa. Se o trabalho que a força externa realiza sobre a carga é de 2,1 J e se a sua energia cinética aumenta de 3,7 J, determine, em kV, a diferença de potencial entre os pontos A e B.
(Conheça a dedução da equação que pode resolver essa questão em youtu.be/NAz5HSQA7-c)
06
(UFRS) A figura ilustra um campo elétrico por meio de linhas de força. Nessa situação, é correto afirmar que a intensidade do campo elétrico na região mais próxima do ponto S é ____________ do que na região próxima do ponto R e que um elétron abandonado em repouso entre R e S desloca-se no sentido de ____________ .
Qual a alternativa que completa corretamente as lacunas nas afirmações acima?
a) menor – R
b) menor – S
c) a mesma – S
d) maior – R
e) maior – S
07
A figura mostra duas placas paralelas, separadas por uma distância de 3 m, indicando o potencial elétrico no ponto A, VA = 5 V. Considerando que as placas estão submetidas a uma ddp de 15 V, determine:
a) o módulo do vetor campo elétrico entre as placas;
b) os potenciais elétricos dos pontos B e C.
08
(ENEM) Há muitos mitos em relação a como se proteger de raios, cobrir espelhos e não pegar em facas, garfos e outros objetos metálicos, por exemplo. Mas, de fato, se houver uma tempestade com raios, alguns cuidados são importantes, como evitar ambientes abertos. Um bom abrigo para proteção é o interior de um automóvel, desde que este não seja conversível.
OLIVEIRA, A. Ralos nas tempestades de verão.
Disponível em: http:icienciahoje.uol.com.br. Acesso em: 10 dez. 2014 (adaptado).
Qual o motivo físico da proteção fornecida pelos automóveis, conforme citado no texto?
a) Isolamento elétrico dos pneus.
b) Efeito de para-raios da antena.
c) Blindagem pela carcaça metálica.
d) Escoamento da água pela lataria.
e) Aterramento pelo fio terra da bateria.
09
O raio de uma esfera é igual a 20 cm. Ela está uniformemente eletrizada com carga positiva e igual a 8 nC. Imersa no vácuo, qual gráfico expressa as intensidades do campo elétrico gerado por essa distribuição de cargas?
I. Em uma breve revisão, conheça as equações que resolvem essa questão em https://youtu.be/mbbkF-R0fMQ;
II. No link abaixo você pode fazer o download de um formulário com todas as equações para o cálculo do campo e do potencial elétrico de esfera eletrizada:
Formulário de Campo e Potencial Elétrico em Esfera Eletrizada
Adote k = 9.10 N.m /C.
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11
Dois capacitores são associados em série e a associação é submetida a uma ddp de 15 V. Com relação a essa associação, determine:
a) a capacitância equivalente;
b) a carga elétrica adquirida pela associação;
c) as tensões de cada capacitor.
Complemento: Por que capacitores em série, mesmo com capacidades diferentes, acumulam o mesmo tanto de carga elétrica?
Veja em https://youtu.be/FGFy1a8gbl0
12
Agora os dois capacitores são associados em paralelo, submetidos a uma tensão de 10 V. Com relação a essa associação, são feitas as seguintes afirmações:
I. A capacitância equivalente da associação é de 2 µF.
II. Submetidos a mesma tensão, os capacitores acumulam a mesma carga.
III. A carga acumulada pela associação é de 90 µC.
Sobre essa situação, está correto o que se afirma em:
a) I e III.
b) II e III.
c) Em I, apenas.
d) Em II, apenas.
e) Em III, apenas.
Respostas
01. Letra D.
02. Letra A.
03. a) -1 µC; b) - 4500 V.
04. 3000 V.
05. 40 kV.
06. Letra A.
07. a) 5 V/m; b) VB = 5 V e VC = -5 V.
08. Letra C.
09. Letra A.
10. a) 3 nF; b) 27 m.
11. a) 2 µF; b) 30 µC; c) U1 = 10 V e U2 = 5 V.
12. Letra E.