Aula 15 Campo Elétrico

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1 1. (Fatec 2010) Leia o texto a seguir. Técnica permite reciclagem de placas de circuito impresso e recuperação de metais Circuitos eletrônicos de computadores, telefones celulares e outros equipamentos poderão agora ser reciclados de forma menos prejudicial ao ambiente graças a uma técnica que envolve a moagem de placas de circuito impresso. O material moído é submetido a um campo elétrico de alta tensão para separar os materiais metálicos dos não-metálicos, visto que a enorme diferença entre a condutividade elétrica dos dois tipos de materiais permite que eles sejam separados. ( acessado em Adaptado.) Considerando as informações do texto e os conceitos físicos, pode-se afirmar que os componentes a) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de maior b) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem maior ação deste por serem de maior c) metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de menor d) não-metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem maior ação deste por serem de maior e) não-metálicos, submetidos ao campo elétrico, sofrem menor ação deste por serem de maior 2. (Fuvest 2009) Uma barra isolante possui quatro encaixes, nos quais são colocadas cargas elétricas de mesmo módulo, sendo as positivas nos encaixes claros e as negativas nos encaixes escuros. A certa distância da barra, a direção do campo elétrico está indicada na figura 1. Uma armação foi construída com quatro dessas barras, formando um quadrado, como representado na figura 2. Se uma carga positiva for colocada no centro P da armação, a força elétrica que agirá sobre a carga terá sua direção e sentido indicados por: Desconsidere eventuais efeitos de cargas induzidas. Página 1 de 5

2 3. (Fuvest 2009) Um campo elétrico uniforme, de módulo E, criado entre duas grandes placas paralelas carregadas, P 1 e P 2, é utilizado para estimar a carga presente em pequenas esferas. As esferas são fixadas na extremidade de uma haste isolante, rígida e muito leve, que pode girar em torno do ponto O. Quando uma pequena esfera A, de massa M = 0,015 kg e carga Q, é fixada na haste, e sendo E igual a 500 kv/m, a esfera assume uma posição de equilíbrio, tal que a haste forma com a vertical um ângulo θ = 45. Para essa situação: a) Represente a força gravitacional P e a força elétrica FE que atuam na esfera A, quando ela está em equilíbrio sob ação do campo elétrico. Determine os módulos dessas forças, em newtons. b) Estime a carga Q, em coulombs, presente na esfera. c) Se a esfera se desprender da haste, represente, na figura 2, a trajetória que ela iria percorrer, indicando-a pela letra T. 4. (Unicamp 2009) O fato de os núcleos atômicos serem formados por prótons e nêutrons suscita a questão da coesão nuclear, uma vez que os prótons, que têm carga positiva q = 1, C, se repelem através da força eletrostática. Em 1935, H. Yukawa propôs uma teoria para a força nuclear forte, que age a curtas distâncias e mantém os núcleos coesos. a) Considere que o módulo da força nuclear forte entre dois prótons FN é igual a vinte vezes o módulo da força eletrostática entre eles FE, ou seja, FN = 20 FE. O módulo da força eletrostática entre dois prótons separados por uma distância d é dado por FE = K(q 2 /d 2 ), onde K = 9, Nm 2 /C 2. Obtenha o módulo da força nuclear forte FN entre os dois prótons, quando separados por uma distância = 1, m, que é uma distância típica entre prótons no núcleo. b) As forças nucleares são muito maiores que as forças que aceleram as partículas em grandes aceleradores como o LHC. Num primeiro estágio de acelerador, partículas carregadas deslocam-se sob a ação de um campo elétrico aplicado na direção do movimento. Sabendo que um campo elétrico de módulo E = 2, = N/C age sobre um próton num acelerador, calcule a força eletrostática que atua no próton. Página 2 de 5

3 5. (Unesp 2008) Em um seletor de cargas, uma partícula de massa m e eletrizada com carga q é abandonada em repouso em um ponto P, entre as placas paralelas de um capacitor polarizado com um campo elétrico E. A partícula sofre deflexão em sua trajetória devido à ação simultânea do campo gravitacional e do campo elétrico e deixa o capacitor em um ponto Q, como registrado na figura. Deduza a razão q/m, em termos do campo E e das distâncias d e h. 6. (Fatec 2008) Um elétron é colocado em repouso entre duas placas paralelas carregadas com cargas iguais e de sinais contrários. Considerando desprezível o peso do elétron, pode-se afirmar que este: a) Move-se na direção do vetor campo elétrico, mas em sentido oposto do vetor campo elétrico. b) Move-se na direção e sentido do vetor campo elétrico. c) Fica oscilando aleatoriamente entre as placas. d) Move-se descrevendo uma parábola. e) Fica em repouso. 7. (Unesp 2007) Um dispositivo para medir a carga elétrica de uma gota de óleo é constituído de um capacitor polarizado no interior de um recipiente convenientemente vedado, como ilustrado na figura. A gota de óleo, com massa m, é abandonada a partir do repouso no interior do capacitor, onde existe um campo elétrico uniforme E. Sob ação da gravidade e do campo elétrico, a gota inicia um movimento de queda com aceleração 0,2 g, onde g é a aceleração da gravidade. O valor absoluto (módulo) da carga pode ser calculado através da expressão a) Q = 0,8 mg/e. b) Q = 1,2 E/mg. c) Q = 1,2 m/ge. d) Q = 1,2 mg/e. e) Q = 0,8 E/mg. Página 3 de 5

4 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Comentário: materiais metálicos apresentam maior condutividade elétrica, por isso são mais facilmente polarizados e atraídos por campos elétricos externos. Resposta da questão 2: [B] Resolução A carga positiva colocada em P será mais repelida pelo canto superior direito do que pelo canto inferior esquerdo. Além disso, será mais atraída pelo canto superior esquerdo do que pelo canto inferior direito. Assim a resultante deverá estar apontando para a esquerda. Resposta da questão 3: As forças pedidas estão no esquema a seguir Dada a simetria da figura devido ao ângulo a figura é um quadrado e desta forma a força elétrica terá mesmo módulo que o peso da carga, ou seja, F E = P = m.g = 0, = 0,15 N Como o campo é uniforme F E = q.e q = F E/E = 0,15 / ( ) = 0, = C = 0,3 µc Como as forças elétrica e gravitacional são constantes dentro da região do campo a força resultante será constante, em direção e sentido, e desta forma a trajetória será retilínea. Resposta da questão 4: F N = 20.F E = 20.K.q 2 /d 2 = (1, ) 2 /1, ) 2 = = 1800 N = 1, N F = q.e = 1, = 3, N Página 4 de 5

5 Resposta da questão 5: g. d ( ) q/m = ( E. h) Resposta da questão 6: [A] Resolução Como o elétron possui carga negativa a força que atua sobre ele tem sentido oposto ao do vetor campo elétrico. Resposta da questão 7: [A] Página 5 de 5