Física

(Física -Ensino Médio/Vestibular) – Lista de Exercício – Carga Elétrica

Questão

(UNESP 2017/ Meio do Ano) A carga elétrica do elétron é $$-1,6\cdot 10^{-19}\, C$$ e a do próton é $$+1,6\cdot 10^{-19}\, C$$. A quantidade total de carga elétrica resultante presente na espécie química representada por $$^{40} Ca^{2+}$$ é igual a
(A) $$20\cdot (+1,6\cdot 10^{-19})\, C$$.
(B) $$20\cdot (-1,6\cdot 10^{-19})\, C$$.
(C) $$2\cdot (-1,6\cdot 10^{-19})\, C$$.
(D) $$40\cdot (+1,6\cdot 10^{-19})\, C$$.
(E) $$2\cdot (+1,6\cdot 10^{-19})\, C$$.

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Questão

(FUVEST – 2016) Os centros de quatro esferas idênticas, I, II, III e IV, com distribuições uniformes de carga, formam um quadrado. Um feixe de elétrons penetra na região delimitada por esse quadrado, pelo ponto equidistante dos centros das esferas III e IV, com velocidade inicial $$\overrightarrow{v}$$ na direção perpendicular à reta que une os centros de III e IV, conforme representado na figura.

A trajetória dos elétrons será retilínea, na direção de $$\overrightarrow{v}$$,e eles serão acelerados com velocidade crescente dentro da região plana delimitada pelo quadrado, se as esferas I, II, III e IV estiverem, respectivamente, eletrizadas com cargas

a) $$+Q, -Q, -Q, +Q$$

b) $$+2Q, -Q, +Q, -2Q$$

c) $$+Q, +Q, -Q, -Q$$

d) $$-Q, -Q, +Q, +Q$$

e) $$+Q, +2Q, -2Q, -Q$$

Note e adote: $$Q$$ é um número positivo.

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Questão

(UNESP 2015/Meio do Ano) 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.

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Questão

Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a $$2\cdot 10^{3} V/m$$, uma das esferas, de massa $$3,2\cdot 10^{-15} kg$$, permanecia com velocidade constante no interior da câmara. Essa esfera tem

a) O mesmo número de elétrons e de prótons.
b) 100 elétrons a mais que prótons.
c) 100 elétrons a menos que prótons.
d) 2000 elétrons a mais que prótons.
e) 2000 elétrons a mais que prótons.

 

Note e adote:

Carga do Próton = -Carga do elétron = $$1,6\cdot 10^{-19}C$$.

Aceleração da gravidade: $$10m/s^{2}$$.

Solução:


Questão

(FUVEST 2016) Duas pequenas esferas, $$E_{1}$$ e $$E_{2}$$, feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atritadas uma na outra durante 5 s e ficam eletrizadas. Em seguida, as esferas são afastadas e mantidas a uma distância de 30 cm, muito maior que seus raios. A esfera $$E_{1}$$ ficou com carga elétrica positiva de 0,8 nC. Determine

a) a diferença N entre o número de prótons e o de elétrons da esfera $$E_{1}$$, após o atrito;

b) o sinal e o valor da carga elétrica Q de $$E_{2}$$, após o atrito;

c) a corrente elétrica média I entre as esferas durante o atrito;

d) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas.

Note e adote:
1 nC = $$10^{-9}$$ C
Carga do elétron = $$-1,6\cdot 10^{-19}$$ C
Constante eletrostática: $$K_{0} = 9\cdot 10^{9}\, N.m^{2} /C^{2}$$
Não há troca de cargas entre cada esfera e o ambiente.

Solução:


Questão

(UNICAMP – 2018) Geradores de Van de Graaff têm a finalidade de produzir altas diferenças de potencial. Consistem em uma esfera metálica onde é acumulada a carga proveniente de uma correia em movimento. A carga é inicialmente depositada na parte inferior da correia, que está aterrada (potencial V = 0, ver figura), e é extraída da correia quando atinge a parte superior, que está no potencial $$V_{0}$$, fluindo para a esfera metálica. O movimento da correia é mantido por um pequeno motor.

a) Em um gerador em operação, a carga transportada por unidade de comprimento da correia é igual a $$\lambda = 1,25\cdot 10^{-7}\, C/m$$. Se a taxa com que essa carga é transferida para a esfera metálica é dada por $$i = 5,0\cdot 10^{-9}\, C/s$$, qual é a velocidade da correia?

b) Um fenômeno muito atraente que ocorre em pequenos geradores usados em
feiras de ciências é a produção de faísca, decorrente de uma descarga elétrica, quando um bastão metálico aterrado é aproximado da esfera carregada do gerador. A descarga elétrica ocorre quando o módulo do campo elétrico na região entre a esfera e o bastão torna-se maior que a rigidez dielétrica do ar, que vale $$E_{rd} = 3,0\cdot 10^{6}\, V/m$$. Para simplificar, considere que a esfera de um gerador e a extremidade do bastão equivalem a duas placas metálicas paralelas com uma diferença de potencial de $$V = 7,5\cdot 10^{4}\, V$$. Calcule a distância entre elas para que a descarga ocorra.

Solução:

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