Eletrização (Fepar 2016)

Transcrição

1 Eletrização (Fepar 016) O ano de 014 entrou para a história de São Paulo como o ano da seca. Os níveis dos reservatórios de todo o Estado caíram, e em muitas cidades os moradores enfrentaram torneiras secas e falta de água. Outro fenômeno que se acentua com a baixa umidade do ar é a eletrização estática por atrito: muitas pessoas podem sentir um choque elétrico ao tocar a carroceria de um carro ou a maçaneta de uma porta (principalmente em cômodos de piso recoberto por carpete). Centelhas ou faíscas elétricas de aproximadamente um centímetro de comprimento podem saltar entre os dedos das pessoas e esses objetos. Entre dois corpos isolados no ar, separados por uma determinada distância, uma faísca elétrica ocorre quando existe uma diferença de potencial suficiente entre eles. Considere essas informações e avalie as afirmativas. ( ) O choque elétrico é sentido por uma pessoa em razão da passagem de corrente elétrica por seu corpo. ( ) No processo de eletrização por atrito, quando a pessoa toca a maçaneta da porta, os choques elétricos podem ser fatais, já que cargas estáticas acumulam grande quantidade de energia. ( ) O processo de eletrização por indução é o principal responsável pelo surgimento do fenômeno descrito no texto. ( ) O ar é um excelente condutor de eletricidade e favorece a eletrização em qualquer situação. ( ) O valor absoluto do potencial elétrico da carroceria de um carro aumenta em consequência do armazenamento de cargas eletrostáticas. Página 1 de 5

2 . (Fuvest 016) Duas pequenas esferas, E 1 e E, feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atritadas uma na outra durante 5s 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, após o atrito; c) a corrente elétrica média Ι entre as esferas durante o atrito; d) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas. Note e adote: 9 1nC 10 C Carga do elétron 19 1,6 10 C 9 Constante eletrostática: K0 910 N m C Não há troca de cargas entre cada esfera e o ambiente. 3. (G1 - ifce 016) Dois corpos A e B de materiais diferentes, inicialmente neutros e isolados de outros corpos, são atritados entre si. Após o atrito, observamos que a) um fica eletrizado negativamente e o outro, positivamente. b) um fica eletrizado positivamente e o outro continua neutro. c) um fica eletrizado negativamente e o outro continua neutro. d) ambos ficam eletrizados negativamente. e) ambos ficam eletrizados positivamente. 4. (G1 - ifsp 016) A tabela a seguir mostra a série triboelétrica. Pele de coelho Vidro Cabelo humano Mica Lã Pele de gato Seda Algodão Âmbar Ebonite Poliéster Isopor Plástico Através dessa série é possível determinar a carga elétrica adquirida por cada material quando são atritados entre si. O isopor ao ser atritado com a lã fica carregado negativamente. O vidro ao ser atritado com a seda ficará carregado: a) positivamente, pois ganhou prótons. b) positivamente, pois perdeu elétrons. c) negativamente, pois ganhou elétrons. d) negativamente, pois perdeu prótons. e) com carga elétrica nula, pois é impossível o vidro ser eletrizado. Página de 5

3 5. (Ulbra 016) Considere duas cargas, QA 4μC e B Q 5μC, separadas por 3 cm no vácuo. Elas são postas em contato e, após, separadas no mesmo local, por 1cm. Qual o sentido e o valor da força eletrostática entre elas, após o contato? 6 9Nm 0 Considere: 1μC 10 C, k 9x10 a) Atração; 0, N. b) Atração;,5 N. c) Atração; 00,0 N. d) Repulsão; 0, N. e) Repulsão;,5 N. c 6. (Uepg 016) Com o experimento da gota de óleo realizado pelo físico Robert Andrews Millikan ( ), foi possível observar a quantização da carga elétrica e estabelecer numericamente um valor constante para a mesma. Sobre a carga elétrica e o fenômeno de eletrização de corpos, assinale o que for correto. 01) A carga elétrica é uma propriedade de natureza eletromagnética de certas partículas elementares. 0) Um corpo só poderá tornar-se eletrizado negativamente se for um condutor. 04) Quando atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã, inicialmente neutros, ambos poderão ficar eletrizados. A carga adquirida por cada um será igual em módulo. 08) Qualquer excesso de carga de um corpo é um múltiplo inteiro da carga elétrica elementar. Página 3 de 5

4 Gabarito: Resposta da questão 1: V F F F V. Verdadeira. Falsa. A eletrização por atrito, via de regra, acumula baixas cargas estáticas incapazes de maiores danos ou de serem fatais. A sensação, muitas vezes, é de um desconforto devido ao choque elétrico. Falsa. A descrição no texto é clara e atribui à eletrização por atrito o acontecimento de alguns choques elétricos em regiões onde a umidade do ar é muito baixa. A presença de umidade no ar dificulta a eletrização por atrito devido à circulação de vapor d água entre os corpos eletrizados fazendo a descarga elétrica dos mesmos. Falsa. O ar, principalmente com a umidade relativa baixa, não é um bom condutor da corrente elétrica, pois se fosse verdade, não teríamos o fenômeno da eletrização em objetos expostos ao ar. Verdadeira. À medida que aumenta o valor de carga armazenada por um corpo, aumenta seu potencial elétrico. Resposta da questão : a) Dados: Q 0,8nC 810 C; e 1,6 10 C Q Q1 N e N N e 19 1,6 10 b) Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de mesmo módulo e de sinais opostos. Assim: 10 Q Q 1 Q 8 10 C. c) A intensidade média da corrente elétrica é dada por: Q I I 1,6 10 A. Δt d) Dados: k 910 Nm /C ; Q Q Q 810 C; d 30cm 3 10 m. Aplicando a lei de Coulomb: 9 10 k 11 0 Q1 Q k Q F d d F 6,4 10 N. Resposta da questão 3: [A] Se dois corpos de materiais diferentes, inicialmente neutros, são atritados, um passará elétrons para o outro, ficando um eletrizado positivamente e o outro, negativamente. Página 4 de 5

5 Resposta da questão 4: [B] O vidro precede a sede na série triboelétrica. Portanto, ele é mais eletropositivo (perde elétrons, ficando eletrizado positivamente) que a seda, que é mais eletronegativa (recebe elétrons ficando eletrizada negativamente). Resposta da questão 5: [E] O enunciado não informa, mas assumiremos que as cargas são idênticas e condutoras, assim podemos dizer que as cargas se dividem igualmente após a separação. Pela conservação da carga elétrica: Qantes Qdepois 4μC 5μC Q Q A(final) Como, por suposição QA(final) QB(final) B(final) Fica, 1μC QA(final) QA(final) QB(final) 0,5μC Logo, como as cargas são negativas, teremos uma repulsão eletrostática atuando nas duas cargas após o contato e separação. A intensidade da força eletrostática é calculada com a Lei de Coulomb: 6 Q A QB QA 9 Nm 0,5 10 C 0 0 F k F k F 9 10 F,5 N d d C 110 m Resposta da questão 6: = 13. [01] Verdadeira. As partículas elementares com carga elétrica são elétrons, prótons e quarks up e down, por exemplo, entre outras. [0] Falsa. Corpos não condutores de eletricidade podem ser eletrizados também, como um balão de borracha, uma régua, um pente ou ainda um bastão de PVC. [04] Verdadeira. Quando eletrizamos um corpo por atrito, há transferência de elétrons de um corpo para outro, ficando ambos carregados com cargas de sinais contrários mas de mesmo módulo, respeitando-se a conservação de carga. [08] Verdadeira. Sendo a carga elétrica elementar um valor constante e pequeno, qualquer valor de carga elétrica será um múltiplo deste valor fundamental. Página 5 de 5