Compo Elétrico

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TAREFÃO Observe as figuras para responder à questão 1.

Figura I – Linhas de força de um dipolo elétrico.

Figura II – Vista de longe das linhas de força para a molécula de água.

Figura III – Vista aproximada das linhas de força para a molécula de água.

Figura IV – Linhas de força para um conjun-to de cargas.

1. (UnB) Com base nas figuras, julgue os itens seguintes.

1 As figuras I e II mostram que, para regiões distintas da molécula de água, a configu-ração das linhas de força dessa molécula assemelha-se àquela das linhas de força de um dipolo elétrico.

2 As linhas de força esquematizadas na fi-gura III sugerem que as cargas q1 e q2 têm o mesmo sinal.

3 As linhas de força esboçadas na figura III sugerem que o campo elétrico resultante no ponto P é paralelo à linha que liga o ponto P à carga q3.

4 Observando a figura IV, é coreto afirmar que a intensidade da carga q2 é maior que a da carga q1.

2. Julgue os itens.

1 Um campo elétrico é dito uniforme quando uma carga de prova, nele colocada, fica sujeita a uma força cuja intensidade é constante, não-nula.

2 Uma carga elétrica puntiforme com 4 µC, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força de intensidade 1,2 N. A intensidade do vetor campo elé-trico nesse ponto P é de 3 × 105 N/C.

3 Numa certa região da Terra, nas proximi-dades da superfície, a aceleração da gra-vidade vale 10 m/s2 e o campo eletrostáti-co do planeta (que possui carga negativa na região) vale 100 N/C. O sinal e o valor da carga elétrica que uma bolinha de gu-de, de massa igual a 50 g, deveria ter para permanecer suspensa em repouso, acima do solo é de 5 × 10–3 C. Considere o cam-po elétrico praticamente uniforme no local e despreze qualquer outra força atuando sobre a bolinha.

4 As linhas de campo divergem da carga positiva geradora de campo e convergem para a carga negativa.

5 Pode haver intersecção de duas ou mais linhas de força.

6 A densidade de linhas de campo repre-senta a medida do módulo do vetor campo elétrico em qualquer ponto do campo.

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3. Julgue os itens.

1 O vetor campo elétrico associado a cada ponto de um campo não depende da car-ga de prova, q, usada na sua determina-ção.

2 Mesmo que um ponto de um campo elétri-co não exista nenhuma carga elétrica, para ele se define um vetor campo elétrico.

3 Admite-se que uma carga de prova seja suficientemente pequena (pouca quanti-dade de eletricidade) para que sejam des-prezíveis seus efeitos sobre as cargas o-peradoras do campo elétrico.

4 O número de linhas de força que deixam ou chegam a uma carga geradora de campo é proporcional ao quadrado do módulo da carga.

5 A linha de força tem sempre o sentido do vetor campo elétrico sendo também tan-gente a este.

4. Uma esfera metálica oca, de 9 m de raio, re-

cebe a carga de 45 nC. Sabendo que a esfera está localizada no ar, calcule a intensidade do campo elétrico num ponto situado a 10 m do centro da esfera. Sabendo que o valor do campo elétrico num ponto é dado por:

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d|Q|kE = em que K vale 9 × 109 (SI). Despre-

ze a parte fracionária do seu resultado, caso exista.

5. Julgue os itens.

1 O campo elétrico é a região que envolve a carga elétrica que lhe dá origem, sendo que uma carga de prova aí colocada fica sujeita à ação de uma força de origem elé-trica.

2 O vetor campo elétrico é uma grandeza vetorial associada a cada ponto da região que constitui o campo elétrico.

3 Quando o campo elétrico é gerado por uma única carga, a direção do vetor cam-po elétrico coincide com a direção da força elétrica que age na carga de prova colo-cada neste campo.

4 Para campo produzido por uma carga puntiforme a força coincide com o sentido do campo num determinado ponto.

5 O campo elétrico gerado por uma única carga depende da carga de prova.

6. Julgue os itens.

1 A intensidade do vetor campo elétrico num ponto depende da distância deste ponto à carga que o origina.

2 Uma carga negativa fica sujeita a uma for-ça constante, oposta ao vetor campo elé-trico, qualquer que seja o sinal da carga que gera o campo.

3 Quando o campo elétrico numa região é gerado por várias cargas, este será dado pela soma vetorial de todos os vetores campo elétrico, correspondentes a cada carga geradora.

4 Num ponto de um campo elétrico gerado por várias cargas, o módulo do vetor cam-po elétrico é necessariamente diferente de zero.

5 Se uma partícula carregada for inserida num campo elétrico gerado por várias car-gas, jamais poderá permanecer em re-pouso.

7. Julgue os itens.

1 Uma carga de 100 µC é colocada em um ponto onde o campo elétrico tem a inten-sidade de 1000 N/C. Logo sobre ele atua uma força elétrica de 0,01 N.

2 Duas cargas puntiformes de sinais e mó-dulos desconhecidos estão separadas por uma distância d. A intensidade do campo elétrico é nula num ponto do segmento que une as cargas Logo, pode-se afirmar que as cargas têm sinais contrários.

3 As linhas de força de um campo elétrico entre placas metálicas paralelas, carrega-das, longe das bordas são retas paralelas às placas.

4 Abandona-se um elétron, em repouso, em um campo elétrico uniforme. Logo, a velo-cidade vetorial dele após alguns segundos será de mesmo sentido do vetor campo elétrico.

8. Descreva o comportamento de um feixe de

partículas beta (elétrons) lançado em um campo elétrico uniforme em sentido contrário ao das li-nhas de força, como mostra a figura a seguir.

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9. (UnB) São inúmeras as aplicações industriais das forças elétricas existentes entre objetos eletricamente carregados. Uma dessas aplica-ções encontra-se nas máquinas copiadoras. Essas possuem um pequeno glóbulo, ao qual se aderem, por forças eletrostáticas, partículas de um pó chamado tingicolor. Todo o processo de cópia baseia-se na interação elétrica de partículas de tingicolor e do papel eletricamen-te carregado. Com relação a esse tema, julgue os itens subseqüentes.

1 As linhas de força de um campo elétrico são representações das trajetórias de car-gas elétricas, quando lançadas em movi-mento no interior do campo.

2 As forças de contato entre os corpos ma-croscópicos usuais são de origem elétrica.

3 A carga elétrica é uma característica in-trínseca a uma partícula elementar, inde-pendendo, portanto, do seu estado de movimento.

4 É muito comum observar-se, em cami-nhões que transportam combustíveis, uma corrente pendurada na carroceria, que é ar-rastada no chão. Isso é necessário para garantir a descarga constante da carroceria que, sem isso, pode, devido ao atrito com o ar durante o movimento, apresentar dife-renças de potencial, em relação ao solo, suficientemente altas para colocar em risco a carga inflamável.

10. (UnB) Na região entre duas placas planas e pa-

ralelas, carregadas com cargas iguais e de sinais opostos, há um campo elétrico uniforme, de mó-dulo igual a 4 N/C. Um elétron, de carga igual a 1,6 × 10–19 C, é abandonado, a partir do repouso, junto à superfície da placa carregada negativa-mente e atinge a superfície da placa oposta, em um intervalo de tempo de 2,0 × 10–8 s. Conside-rando a massa do elétron igual a 9,1 × 10–31 kg, determine, em km/s, a velocidade do elétron no momento em que ele atinge a segunda placa, to-mando somente a parte inteira de seu resultado.

11. (UnB) Julgue os itens.

1 Uma gota de óleo carregada é mantida em suspensão, a uma certa distância do solo, por um campo elétrico uniforme. Pode-se, assim, afirmar que o módulo da razão en-tre a carga e a massa da gota de óleo é igual ao módulo da razão entre a acelera-ção da gravidade e o campo elétrico.

2 Todas as linhas de força dos campos magnéticos e elétricos são fechadas, ou seja, se seguirmos estas linhas, eventu-almente retornaremos ao ponto de partida.

3 A razão q/m para elétrons e prótons tem o mesmo valor em módulo.

4 Uma carga puntiforme Q de massa m é colocada em repouso num campo não uni-forme. Ela irá seguir necessariamente, a linha de força que passa pelo ponto onde foi abandonada.

5 Um dipolo elétrico é colocado num campo elétrico não uniforme. Pode-se afirmar que existe uma força resultante atuando sobre ele.

12. (UNICAMP – SP) Nas impressoras a jato de

tinta, os caracteres são feitos a partir de mi-núsculas gotas de tinta que são arremessadas contra a folha de papel. O ponto no qual as go-tas atingem o papel é determinado eletrostáti-camente. As gotas são inicialmente formadas, e depois carregadas eletricamente. Em segui-da, elas são lançadas com velocidade constan-te v em uma região onde existe um campo elé-trico uniforme entre duas pequenas placas me-tálicas. O campo deflete as gotas conforme a figura a seguir. O controle da trajetória é feito escolhendo-se convenientemente a carga de cada gota. Considere uma gota típica com massa m = 1,0 × 10–10 kg, carga elétrica q = 20, × 10–13 C, velocidade horizontal V = 6,0 m/s, atravessando uma região de comprimento, L = 8,0 × 10–3 m onde há um campo elétrico E = 1,5 × 106 N/C.

a) Determine a razão FE / FP entre os módu-los da força elétrica e da força peso que atuam sobre a gota de tinta.

b) Calcule a componente vertical da veloci-dade da gota após atravessar a região com campo elétrico.

13. (CEFET – PR) Duas partículas carregadas,

uma negativamente e outra positivamente, en-tram, simultaneamente, em uma região e são desviadas uma para cima e outra para baixo, respectivamente. A respeito disso, leia as afirmativas abaixo e depois assinale a alternativa correta. I. Ambas as cargas podem estar na presen-

ça de um campo elétrico, cuja direção é perpendicular ao movimento inicial das cargas e voltando para baixo.

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II. Ambas as cargas podem estar na presen-ça de um campo elétrico, cuja direção é perpendicular ao movimento inicial das cargas e voltando para cima.

III. As cargas não interagem entre si, mesmo estando próximas quando em movimento.

a) A única suposição correta é a I. b) A única suposição correta é a II. c) A única suposição correta é a III. d) As únicas suposições corretas são a I e a III. e) As únicas suposições corretas são a II e a

III.

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RESPOSTAS – TAREFÃO 1. C C C C 2. C C E C E C 3. C C C E C 4. 004 5. C C C C E 6. C C C E E 7. E E C E 8. Os elétrons ficam sujeitos a uma aceleração

que tende a aumentar a sua velocidade. 9. E C C C 10. 014 11. C E E E E

12. a) 5Fe 3,2 10Fp

−= ⋅

b) Vy = 4,26 ⋅ 10–7 m/s 13. d