Colégio de aplicação Dr. Alfredo José Balbi prof. Thomaz Barone Lista de exercícios campo elétrico

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1 1. (Ufg 2014) Um capacitor de placas paralelas é formado por duas placas metálicas grandes ligadas a um gerador ue mantém uma diferença de potencial tal ue o campo elétrico uniforme gerado no interior do capacitor seja E = N/C. Um pêndulo simples, formado por um fio de massa desprezível e uma esfera de massa m = 6 g eletricamente carregada com carga 3 μ C, é colocado entre as placas, como ilustra a figura a seguir. Considerando ue a carga não altera o campo elétrico entre as placas do capacitor, responda: a) para ual ângulo θ entre o fio e a vertical o sistema estará em euilíbrio estático? b) Se a diferença de potencial fornecida pelo gerador fosse triplicada, para ue ângulo θ entre o fio e a vertical haveria euilíbrio estático? 2. (Upf 2012) Uma peuena esfera de 1,6 g de massa é eletrizada retirando-se um número n de elétrons. Dessa forma, uando a esfera é colocada em um campo elétrico uniforme de 1 10 N C, na direção vertical para cima, a esfera fica flutuando no ar em euilíbrio. Considerando ue a aceleração gravitacional local g é 10 m/s 2 e a carga de 1 um elétron é 1,6 10 C, pode-se afirmar ue o número de elétrons retirados da esfera é: a) b) c) 1 10 d) e) (Udesc 2011) A carga elétrica de uma partícula com 2,0 g de massa, para ue ela permaneça em repouso, uando colocada em um campo elétrico vertical, com sentido para baixo e intensidade igual a 500 N/C, é: a) + 40 nc b) + 40 μ C c) + 40 mc d) - 40 μ C e) - 40 mc TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: No início do século XX (110), o cientista norte-americano ROBERT MILLIKAN conseguiu determinar o valor da carga elétrica do ELÉTRON como = -1, C. Para isso colocou gotículas de óleo eletrizadas dentro de um campo elétrico vertical, formado por duas placas eletricamente carregadas, semelhantes a um capacitor de placas planas e paralelas, ligadas a uma fonte de tensão conforme ilustração a seguir: g = 10 m/s 2. Admita ue cada gotícula tenha uma massa de 1, kg. 4. (Pucmg 2006) Assinale o valor do campo elйtrico necessбrio para euilibrar cada gota, considerando ue ela tenha a sobra de um ъnico ELЙTRON (carga elementar). a) 1, N/C b) 1, N/C c) 2, N/C d) 2, N/C 5. (Udesc 2014) Analise as proposições relacionadas às linhas de campo elétrico e às de campo magnético.

2 I. As linhas de força do campo elétrico se estendem apontando para fora de uma carga pontual positiva e para dentro de uma carga pontual negativa. II. As linhas de campo magnético não nascem nem morrem nos ímãs, apenas atravessam-nos, ao contrário do ue ocorre com os corpos condutores eletrizados ue originam os campos elétricos. III. A concentração das linhas de força do campo elétrico ou das linhas de campo magnético indica, ualitativamente, onde a intensidade do respectivo campo é maior. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 6. (G1 - cftmg 2011) Em um campo elétrico uniforme, uma partícula carregada positivamente com 20 μc está sujeita a uma forca elétrica de modulo 10 N. Reduzindo pela metade a carga elétrica dessa partícula, a força, em newtons, ue atuará sobre ela será igual a a) 2,5. b) 5,0. c) 10. d) (Ufjf 2010) Junto ao solo, a céu aberto, o campo elétrico da Terra é E =150 N / C e está dirigido para baixo como mostra a figura. Adotando a aceleração da gravidade como sendo g =10 m / s 2 e desprezando a resistência do ar, a massa m, em gramas, de uma esfera de carga 4 μc, para ue ela fiue em euilíbrio no campo gravitacional da Terra, é: a) 0, 06. b) 0, 5. c) 0,03. d) 0,02. e) 0, (Upe 2010) Um próton se desloca horizontalmente, da esuerda para a direita, a uma velocidade de m/s. O módulo do campo elétrico mais fraco capaz de trazer o próton uniformemente para o repouso, após percorrer uma distância de 3 cm, vale em N/C: Dados: massa do próton = 1, kg, carga do próton = 1, C a) b) c) d) e)

3 Gabarito: Resposta da uestão 1: a) Dados: E 2 10 N/ C; 3 10 C; m 6g 6 10 kg; g 10 m / s. A figura mostra as forças agindo na esfera pendular. Da figura: E tg θ tg θ tg θ P m g θ 30. b) Triplicando-se a ddp: E d U E' 3 E' d 3 U E E' 3 E. Usando as expressões do item anterior: tg θ' E' (3E) E 3 tg θ' 3 tg θ' 3 tg θ 3 m g m g m g 3 3 θ' 60. Resposta da uestão 2: Dados: m = 1,6 g 3 1,6 10 kg; 1 e 1,6 10 C; E 1 10 N C; g = 10 m/s 2. Como a esfera está em euilíbrio, a força eletrostática euilibra o peso: mg P E mg nee mg n ee 3 1, n n , Resposta da uestão 3:

4 A figura mostra o campo elétrico e as forças ue agem na partícula. Observe ue a carga deve ser negativa. Para haver euilíbrio é preciso ue: 3 mg e P E mg 4 10 C 40 C E C Resposta da uestão 4: [B] Resposta da uestão 5: [E] [I] Verdadeira. Carga elétrica positiva gera campo elétrico de afastamento e carga elétrica negativa gera campo de aproximação. [II] Verdadeira. As linhas de campo magnético são linhas contínuas, indo do polo norte magnético para o polo sul, atravessando o ímã do polo sul para o polo norte. [III] Verdadeira. Quanto mais próximas as linhas, mais intenso é o campo. Resposta da uestão 6: [B] O campo é uma propriedade do ponto e não muda pela presença de uma carga elétrica nele colocada. Mede-se a intensidade do campo pela expressão E. Como a intensidade do campo não muda, podemos escrever: ,0N Resposta da uestão 7: 6 E P elet m g E m kg 6 10 g [A] g 10 m 0,06 g. Resposta da uestão 8:

5 A figura mostra o próton sendo freado pelo campo elétrico. Usando o Teorema do trabalho-energia cinétrica, temos: 1 WR Ec Eco d 0 mv ,8 10 (4 10 ) , ,8 10 N , Mas como sabemos: E E 3,0 10 N / C 1 1,