COLÉGIO VISCONDE DE PORTO SEGURO Unidade I Departamento de Física

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1 COLÉGIO VISCONDE DE PORTO SEGURO Unidade I Departamento de Física CARGAS ELÉTRICAS A carga elétrica de um corpo eletrizado é quantizada: Q = n.e onde, n = 1,2,3,4,... Definimos o Coulomb (1C) como sendo a quantidade de carga que atravessa a secção transversal de um condutor em um segundo (1 s), percorrido por uma corrente elétrica de um ampére (1 A). Observe que são necessários pouco menos de 6 quintilhões e 250 quatrilhões de elétrons para somar o total de 1 C de carga elétrica. Numa lâmpada incandescente comum passam cerca de 20 sextilhões de elétrons por hora de consumo.

2 PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinal contrário se atraem A soma algébrica das cargas existentes em um sistema eletricamente isolado se mantém constante Exercício 1 Calcule o número de elétrons perdidos por um corpo, inicialmente neutro e que apresenta carga de 2,4 μc. Dados: e = 1, C e 1μC = 10 6 C Exercício 2 Duas pequenas esferas idênticas estão eletrizadas com cargas de 6 μc e - 10 μc, respectivamente. Colocando-as em contato, ambas ficam com a mesma quantidade de cargas. Qual o número de elétrons que passam de uma esfera para outra?

3 CONDUTORES E ISOLANTES PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO Eletrização por atrito : os corpos adquirem cargas de sinais opostos.

4 Eletrização por contato: os corpos adquirem cargas de mesmo sinal. Os elétrons livres são atraídos pelas cargas positivas (fig. 1) ou repelidos pelas cargas negativas (fig. 2) Eletrização por indução: o corpo adquire carga de sinal contrário à do Indutor. Indutor eletrizado negativamente e as esferas A e B isoladas da Terra Indutor eletrizado positivamente. A esfera A é, depois, ligada a Terra

5 O Eletroscópio de Folhas (vide figura) permite descobrir se um corpo está ou não eletrizado, entretanto, sem podermos identificar o sinal da carga do mesmo. Exercício 3 Num sistema eletricamente isolado constituído de três corpos, A, B e C, há a seguinte distribuição de cargas elétricas: Q A = 10 C; Q B = 5,0 C e Q C = - 8,0 C. Ocorrem, então, duas transferências de cargas: 2,0 C de A para B e 1,5 C de B para C. Determine: a) a quantidade de carga elétrica no sistema, antes e depois das transferências; b) a carga final de cada corpo. Exercício 4 (PUC SP) Dois corpos que conduzem elétrons livres quando apresentam a mesma dimensão e o mesmo formato ficam com a mesma quantidade de carga elétrica após o contato entre si. Com base nessa informação, responda à seguinte questão: duas esferas A e B metálicas e idênticas estão carregadas com cargas de 16 μc e 4 μc; uma terceira esfera C, metálica e idêntica às anteriores está inicialmente descarregada..coloca-se C em contato com A. Em seguida, esse contato é desfeito e a esfera C é colocada em contato com B. Supondo-se que não haja troca descargas elétricas para o meio exterior, qual a carga final de C? Exercício 5 (FUVEST SP) Aproximando-se uma barra eletrizada de duas esferas condutoras, inicialmente descarregadas e encostadas uma na outra, observa-se a distribuição de cargas esquematizada na figura abaixo. Em seguida, sem tirar do lugar a barra eletrizada, afasta-se um pouco uma esfera da outra. Finalmente, sem mexer mais nas esferas, remove-se a barra, levando-a para muito longe das esferas. Nessa situação final, a figura que melhor representa a distribuição de cargas nas duas esferas é:

6 Exercício 6 (FUVEST SP) Três esferas de isopor, M, N e P, estão suspensas por fios isolantes. Quando se aproxima N de P, nota-se uma repulsão entre estas esferas; quando se aproxima N de M, nota-se uma atração. Das possibilidades apontadas na tabela, quais são compatíveis com as observações? a) 1ª e a 3ª; b) 2ª e a 4ª; c) 3ª e a 5ª; d) 4ª e a 5ª; e) 1ª e a 2ª. Exercício 7 (CESCEM SP) A figura mostra três esferas metálicas, de mesma massa, mesmo raio, eletricamente neutras e em contato uma com a outra, penduradas por fios duplos, isolantes e ideais. Se a esfera da esquerda for carregada positivamente, qual das alternativas melhor descreve a posição ocupada por essas esferas? Exercício 8 (FUVEST SP) Tem-se uma esfera eletrizada negativamente com carga Q. Sendo q o valor da carga do elétron, o quociente Q / q é necessariamente: a) par; b) ímpar; c) não inteiro; d) inteiro; e) infinito. Exercício 9 (CESGRANRIO RJ) UM pedaço de cobre contém elétrons livres, sendo a carga de cada um, 1, C. Para que o metal adquira uma carga de 3, C, será preciso remover um em quantos elétrons livres? Exercício 10 (PUC SP) Não é possível eletrizar uma barra metálica segurando-a com a mão porquê: a) a barra metálica é isolante e o corpo humano é bom condutor; b) a barra metálica é condutora e o corpo humano é bom isolante; c) tanto a barra metálica quanto o corpo humano são bons condutores; d) a barra metálica é boa condutora e o corpo humano, semicondutor; e) tanto a barra metálica quanto o corpo humano são bons isolantes. Respostas dos Exercícios E1) n = 1, elétrons; E2) n = 5, elétrons E3) a) Q = Q = 7,0 C ; b) Q a = 8,0 C, Q b = 5,5 C e Q c = - 6,5 C; E4) Q c = 6 μc; E5) A; E6) D; E7) D; E8) D E9) 1 em cada 12 elétrons livres. E10) C.