Física C Extensivo V. 3

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1 GABAITO Física C Exensivo V. 3 Exercícios 0) Falsa. O campo no inerior de um conduor será nulo apenas numa siuação de equilíbrio. Falsa. O veor campo é perpendicular à superfície. 0) C onda das ondas eleromagnéicas da elefonia celular, para saber de anemão qual deverá ser as dimensões dessa malha. Você chegará à conclusão que a malha deverá ficar parecida com aquelas redes meálicas que se usam na pora dos fornos de microondas, nada práico para envolver oda uma prisão! Sinal irradiado pela esação celular. E Sinal irradiado pelo elefone celular. 03) D 04) E 05) C E nulo no inerior V consane 07) D 08) C Gaiola de Faraday Gaiola de Faraday. Os sinais emiidos denro da gaiola não passam para o exerior. Os sinais emiidos fora da gaiola não passam para o inerior. Há um isolameno eleromagnéico. P P 3 P 06) E O campo será maior onde a densidade de cargas for maior. A gaiola de Faraday funciona como blindagem elerosáica quando o excesso de cargas em um conduor disribui-se uniformemene em sua superfície, logo o poencial elérico em odos os ponos inernos/inclusive à/na superfície é consane e o campo elérico em seu inerior fica nulo. Uma perguna geralmene feia é a seguine: "Já que querem impedir os presos de usarem da elefonia celular (bloqueio), por que não envolvem os presídios com uma simples malha meálica? Os elefones móveis usam radiação da ordem dos 800 MHz, e se você consruir uma gaiola de malha aperada ela realmene irá barrará essa radiação. Mas, faça você mesmo as conas, para calcular o comprimeno de 09) A P 4 O campo elérico será mais inenso na região onde houver maior concenração de cargas. P 5 Física C

2 GABAITO 0) E 6) A I. V KQ d KQ , 9 6 3, V diâmero 0 cm 0 cm 0, m 7) E ) D II. III. A indução ocorre enre a nuvem carregada e o para-raio. Após arair o raio, o para-raio descarrega essa energia na erra. ) 9 3) D Falsa. Somene quando a nuvem esá carregada negaivamene. 08. Falsa. Se a nuvem esá carregada posiivamene, essa siuação é possível. 6. Gaiola de Faraday campo elérico inerno 0. 4) 66 V O poencial inerno de um conduor em equilíbrio elerosáico é igual ao da superfície. V KQ d KQ V 03, 5) 0,80 m E. 0 3 N/C K N. M /C Q 4. 0 elérons e, C Q M. C Q 4. 0., Q 6, C E KQ d , 0,8 m 0 8 8) D V KQ d V KQ KQ , KQ 30 como: E KQ d E 30 E 30 E 0 V/m 4 6 O equilíbrio elerosáico é uma siuação especial, não ocorrendo sempre em odos os conduores. 9) Falsa. Apenas se o conduor esiver em equilíbrio elerosáico. 04. Gaiola de Faraday. 08. Poder das ponas. 6. Falsa. E KQ d Q 7 03, Q 30 µc Falsa. É diferene de zero. 0) 4 ) C ) B 0. Falsa. Elerização por ario Falsa. Mesmo um maerial isolane exposo a uma amosfera ionizada, onde normalmene as aeronaves sobrevoam, seria elerizado Falsa. O revesimeno é uma superfície equipoencial. 3. Analisando o gráfico do poencial. V KQ d E KQ d Q 900 Q. 0 9 C. 0 Física C

3 GABAITO 3) B O campo na superfície vale 4, N/C. Assim: , d. 0 4 d d,4 cm esolução: O maerial da caixa cujo elefone não recebeu as ligações é, com cereza, de meal. Tal caixa promove o fenômeno da blindagem elerosáica, ambém conhecido como gaiola de Faraday. No inerior da caixa, o campo elérico é nulo. 4) m 8) 8,0 nf E P. Q C C Q. E P ( 4. 0 ) C.. 0 C F ou 8 nf 9) B C K V KQ 6 3 C K m Como o raio da Terra é aproximadamene m, enão: C' K A capaciância dobra O raio do conduor é 500 vezes maior que o raio da Terra. 5) C 30) V' KQ O poencial é reduzido à meade. 8 cm 8. 0 m C K F 8,9. 0 F 6) 400 nc C 0. p. F 0. 0 F V 0 KV V Q C.V Q Q Q 400 M C 0. Falsa. F KQq, em que K é uma consane que d depende do meio Falsa. A diferença de poencial enre dois ponos inernos é igual a zero. 3) D 6. C K Q 7) 5,0. 0 J Precisamos de uma relação maemáica enre a energia poencial e o campo elérico. E KQ E KQ d V KQ V KQ E V V E. d Q C K KQ V como: E P QV E P 5. 0 J E.. E. K E K Física C 3

4 GABAITO C' A capaciância maném-se consane. K V K Q O poencial dobra de valor. 3) a) V E 4 V; C oal C C 0,5,5 µf Q oal Q Q 9 0 µc O poencial no equilíbrio V E Q 0 4V CT 5, T b) Q' C Q'. 4 Q' 8 µc Q' C Q' 0,5. 4 Q' µc 33) a) V E 5 V; C oal C C 9 0 µf Q Toal 50 µc 34) E O poencial no equilíbrio V E Q 50 CT 0 5 V T b) Q A 5 µc e Q B 45 µc. Q A C A Q A. 5 4 µc Q B C B Q B Anes do conao QA CAV 6 A QA QA 800 µ C QB CBV 6 B QB QB 0 C Toal 8 0 µf Q Toal µc Poencial no equilíbrio V E Q Toal CToal 35) 3 3 µc µc 80 vols As capaciâncias são proporcionais aos raios. C K Enão vamos chamar as capaciâncias de A, B e C respecivamene de C, 3C e 5C. Poencial no equilíbrio V E Q Toal 5 ( 30 ) ( 3 ) 3 CToal C 3C 5C 9C µ vols Q 3 B C B Q B 3 C. 9C 36) 8 Q B 3 3 µc Anes do conao Q Depois do conao V Q 0 Q' V ' Q' V' ' ' Conservação das cargas: Q O Q Q ' ' Q Q Q Poencial no equilíbrio ' V ' ' V KQ KQ ' Q ' Q 0. Falsa. 0. Falsa Falsa. ' 37) Falsa. Movem-se em senido oposo ao do campo elérico. Falsa. Água pura é um excelene isolane. Falsa. Os cáions se movem no senido do campo. i Q 4 Física C

5 GABAITO 38) B 39) C min 60 s i Q 60 0, A i 3 A min 0 s i Q Q 3 0 Q 360 C 40) 40 C 4) C i 0,5 A 60 s i Q i Q 0, Q 60 Q 40 C 0,005 45) E b),5. 0 Q m. e 800 m., m,5. 0 elérons i, µa Se o conduor é meálico, os poradores de carga são os elérons. i Q, Q Q, µc Q m. e,. 0 6 m., m elérons 46) a) 30 C Q Área riângulo b. h b) 5 A 47) i(a) i média Q oal C 6 s 5 A 30 C 4) a),0. 0 A i Q i 8, i 8, A b) 3, C A A A 3 i Q 00 Q 30 Q 3000 C 43) B m 0 elérons e, C. 0 6 S Q m. e Q. 0., Q, C i Q 8 6,. 0,6. 0 A ) h 3600 s i 0,5 A a), C i Q 0,5 Q 800 C Q 3600 a) 33 C Q Área b. h. 0 0 C ( b B) h ( 0 6). Q Área 8 C Q 3 Área 3 b. h 5. 6 Q Toal Q Q Q 3 33 C b) 5 A 48) 66 C i média Q oal 0 5 A i() i(). 5 A i(8). 8 7 A 5 C Física C 5

6 GABAITO 7 5 Q Área Q ( 7 56 ) Q 66 C b B h ) D Enre 0 e 0,6 s a carga elérica que aravessa o conduor é dada pela área abaixo do gráfico. Perceba. fio fio Enre 0,6 e s fio fio A > A enão: Q > Q A > A Q > Q Enre 0 e s é possível demonsrar pelo cálculo das áreas o que anes fizemos qualiaivamene. 0,8 fio 0,8 fio 0,3 Q A b. h Q 0,4 C. 0, 8 Q A Q b B h Q 0,55 C 03, 08,. 6 Física C

7 GABAITO 50) D 54) a) 3,. 0 C Q Área rapézio 4 b B h 64 m 0-3 i (ma) Q Q 7 C 5) 0,8 A 0 s 5 QT 8 C Q C Q C Toal 6 8 i Q oal 6 0 0,8 A 5) 8 h Q, C i A i Q 3, s h 53) 96 C Q Área b B h ( 8 ) Q Q 3,. 0 C b), elérons Q m. e 3,. 0 m., m. 0 8 elérons c) 40 ma i m Q T T 3, ,04 40 ma 55) a. h ampère. hora ampère s 3600 A. s 3600 C a) 880 C Q 0,8 h Q 0,8. A s Q 880 C b) 0,436 A i Média Q oal 0,436 A 56) 3, ma 0 6 Q Área reângulo b. h Q. 8 Q 96 C Q cáions , ,. 0 3 C Q ânions , ,. 0 3 C Q oal 6, C i M Q oal ,. 0 3 A 3, ma Física C 7

8 GABAITO 57) Se ivermos uma resisência maior para ese conduor, ambém eremos uma quanidade maior de energia liberada na forma de calor. Ese fenômeno foi primeiramene esudado por James Presco Joule (88-889), em 840, e por isso recebe o seu nome. Do modelo que explica o fenômeno descrio aneriormene, percebemos que um aparelho que dissipa calor basicamene é composo por uma resisência elérica em um circuio, onde podemos variar a resisência ou sua correne para obermos mais dissipação de calor. Ese fenômeno é responsável pelo aquecimeno da água do chuveiro, aquecimeno do ferro de passar roupas, é o princípio básico de funcionameno da orradeira, sanduicheira e demais aparelhos eléricos que liberam calor. 6) C I 000 A L 5. Ω 0 5 m L 6 cm 0,06 m V? Ω m 0,06 m Ω V. i V V 3 m V 6) C V 0 V I A? 58) E 59) B 60) D O fio esá ligado correamene em dois polos da baeria, gerando a d.d.p. adequada para acender a lâmpada. A velocidade dos elérons é baixa, mas a velocidade de ransferência da energia é ala. Quando aplicamos uma diferença de poencial nas exremidades do circuio, fazemos com os elérons livres sejam impulsionados por uma força Coulombiana para passar pelo resisor. Ao enar passar pelo resisor, eses elérons se chocam conra os áomos da rede e perdem uma parcela da energia cinéica que inham inicialmene. Com eses choques a rede crisalina vibra e esa vibração é percebida por um observador exerno como um aumeno da emperaura do resisor. Com ese modelo, vemos que uma inensidade maior da correne elérica acarrea uma maior energia érmica. 63) C 64) D V. i i I Ω i 4 m A A 3000 Ω Ω V. i V V V 500 Ω V 0 V V. i i i 0,46 46 ma Faixa IV 8 Física C

9 GABAITO 65) 4 V 66) E i 500 ma A 48 Ω V. i V V 4 V 300 Ω V 0 V V. i i i 0,7 A 7000 ma 70) 80 mc V V i 8 ma A 0 s 7) D Q i. Q Q 8. 0 C Q 80 mc esolução: O esquema abaixo represena uma lâmpada, seus erminais de ligação (A e B) e uma pilha. polo posiivo 67) 0 s 68) D V 6 V 40 Ω V. i i i 0,5 A Q i. 3 0,5. 0 s A B polo negaivo Para a lâmpada acender, o erminal A pode ser conecado ao polo posiivo da pilha; o erminal B, ao polo negaivo (esquemas e 3) ou o erminal A pode ser conecado ao polo negaivo, e o erminal B ao polo posiivo da pilha (esquemas e 7). Como a correne ende a ficar consane, enão a resisência ambém ende a ficar consane. 69) 00 Ω e 300 Ω V A A. i A 0 A. 0, A 00 Ω V B B. i B 60 B. 0, B 300 Ω Física C 9