CONDUTORES 1. (Uftm 2012) Considere uma esfera oca metálica eletrizada. Na condição de equilíbrio eletrostático, a) o vetor campo elétrico no interior da esfera não é nulo. b) o potencial elétrico em um ponto interior da esfera depende da distância desse ponto à superfície. c) o vetor campo elétrico na superfície externa da esfera é perpendicular à superfície. d) a distribuição de cargas elétricas na superfície externa da esfera depende do sinal da carga com que ela está eletrizada. e) o módulo do vetor campo elétrico em um ponto da região externa da esfera não depende da distância desse ponto à superfície. 2. (Enem 2010) Duas irmãs que dividem o mesmo quarto de estudos combinaram de comprar duas caixas com tampas para guardarem seus pertences dentro de suas caixas, evitando, assim, a bagunça sobre a mesa de estudos. Uma delas comprou uma metálica, e a outra, uma caixa de madeira de área e espessura lateral diferentes, para facilitar a identificação. Um dia as meninas foram estudar para a prova de Física e, ao se acomodarem na mesa de estudos, guardaram seus celulares ligados dentro de suas caixas. Ao longo desse dia, uma delas recebeu ligações telefônicas, enquanto os amigos da outra tentavam ligar e recebiam a mensagem de que o celular estava fora da área de cobertura ou desligado. Para explicar essa situação, um físico deveria afirmar que o material da caixa, cujo telefone celular não recebeu as ligações é de a) madeira e o telefone não funcionava porque a madeira não é um bom condutor de eletricidade. b) metal e o telefone não funcionava devido à blindagem eletrostática que o metal proporcionava. c) metal e o telefone não funcionava porque o metal refletia todo tipo de radiação que nele incidia. d) metal e o telefone não funcionava porque a área lateral da caixa de metal era maior. e) madeira e o telefone não funcionava porque a espessura desta caixa era maior que a espessura da caixa de metal. 3. (Ueg 2007) Os recentes motins em presídios brasileiros chamaram a atenção de modo geral para a importância das telecomunicações na operação de estruturas organizacionais. A necessidade de se impossibilitar qualquer tipo de comunicação, no caso de organizações criminosas, tornou-se patente. Embora existam muitos sistemas de comunicação móvel, o foco centrou-se em celulares, em virtude de suas pequenas dimensões físicas e da facilidade de aquisição e uso. Várias propostas foram colocadas para o bloqueio das ondas eletromagnéticas ou de rádio. A primeira delas consiste em envolver o presídio por uma "gaiola de Faraday", ou seja, "embrulhá-lo" com um material que seja bom condutor de eletricidade ligado à terra. Uma segunda proposta era utilizar um aparelho que gerasse ondas eletromagnéticas na mesma faixa de frequência utilizada pelas operadoras de telefonia móvel. Essas ondas seriam espalhadas por meio de antenas, normalmente instaladas nos muros do presídio. Página 1 de 11
Acerca das informações contidas no texto acima, julgue a validade das afirmações a seguir. I. Uma "gaiola de Faraday" é uma blindagem elétrica, ou seja, uma superfície condutora que envolve uma dada região do espaço e que pode, em certas situações, impedir a entrada de perturbações produzidas por campos elétricos e/ou magnéticos externos. II. A eficiência da "gaiola de Faraday" depende do comprimento de onda das ondas eletromagnéticas da telefonia celular, pois isso definirá as dimensões da malha utilizada em sua construção. III. A segunda proposta citada no texto é a geração de ondas nas mesmas frequências utilizadas pelas operadoras de telefonia móvel. Com isso, através de interferências destrutivas, compromete-se a comunicação entre a ERB (torre celular ou estação de rádio) e o telefone. Assinale a alternativa CORRETA: a) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras. b) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras. c) Apenas as afirmações II e III são verdadeiras. d) Todas as afirmações são verdadeiras. 4. (Ufms 2005) Considere uma esfera maciça metálica eletrizada com uma carga elétrica positiva. É correto afirmar que 01) a esfera ficará com carga elétrica nula se perder elétrons. 02) o campo elétrico é nulo no interior da esfera. 04) o campo elétrico é nulo apenas no centro da esfera. 08) a diferença de potencial elétrico entre dois pontos no interior da esfera é nula. 16) a intensidade do campo elétrico em um ponto qualquer no interior da esfera é diretamente proporcional à distância do ponto ao centro da esfera. 5. (Ufrn 2003) Mauro ouviu no noticiário que os presos do Carandiru, em São Paulo, estavam comandando, de dentro da cadeia, o tráfico de drogas e fugas de presos de outras cadeias paulistas, por meio de telefones celulares. Ouviu também que uma solução possível para evitar os telefonemas, em virtude de ser difícil controlar a entrada de telefones no presídio, era fazer uma blindagem das ondas eletromagnéticas, usando telas de tal forma que as ligações não fossem completadas. Mauro ficou em dúvida se as telas eram metálicas ou plásticas. Resolveu, então, com seu celular e o telefone fixo de sua casa, fazer duas experiências bem simples. 1 a - Mauro lacrou um saco plástico com seu celular dentro. Pegou o telefone fixo e ligou para o celular. A ligação foi completada. 2 a - Mauro repetiu o procedimento, fechando uma lata metálica com o celular dentro. A ligação não foi completada. O fato de a ligação não ter sido completada na segunda experiência, justifica-se porque o interior de uma lata metálica fechada Página 2 de 11
a) permite a polarização das ondas eletromagnéticas diminuindo a sua intensidade. b) fica isolado de qualquer campo magnético externo. c) permite a interferência destrutiva das ondas eletromagnéticas. d) fica isolado de qualquer campo elétrico externo. 6. (Pucrs 2002) Uma esfera condutora, oca, encontra-se eletricamente carregada e isolada. Para um ponto de sua superfície, os módulos do campo elétrico e do potencial elétrico são 900N/C e 90V. Portanto, considerando um ponto no interior da esfera, na parte oca, é correto afirmar que os módulos para o campo elétrico e para o potencial elétrico são, respectivamente, a) zero N/C e 90V. b) zero N/C e zero V. c) 900N/C e 90V. d) 900N/C e 9,0V. e) 900N/C e zero V. 7. (Uff 2002) Em 1752, o norte-americano Benjamin Franklin, estudioso de fenômenos elétricos, relacionou-os aos fenômenos atmosféricos, realizando a experiência descrita seguir. Durante uma tempestade, Franklin soltou uma pipa em cuja ponta de metal estava amarrada a extremidade de um longo fio de seda; da outra extremidade do fio, próximo de Franklin, pendia uma chave de metal. Ocorreu, então, o seguinte fenômeno: quando a pipa captou a eletricidade atmosférica, o toque de Franklin na chave, com os nós dos dedos, produziu faíscas elétricas. Esse fenômeno ocorre sempre que em um condutor: a) as cargas se movimentam, dando origem a uma corrente elétrica constante na sua superfície; b) as cargas se acumulam nas suas regiões pontiagudas, originando um campo elétrico muito intenso e uma consequente fuga de cargas; c) as cargas se distribuem uniformemente sobre sua superfície externa, fazendo com que em pontos exteriores o campo elétrico seja igual ao gerado por uma carga pontual de mesmo valor; d) as cargas positivas se afastam das negativas, dando origem a um campo elétrico no seu interior; e) as cargas se distribuem uniformemente sobre sua superfície externa, tornando nulo o campo elétrico em seu interior. 8. (Ufpr 2002) A Eletrostática é a parte da Física que trata das propriedades e do comportamento de cargas elétricas em repouso. Com base nos conceitos da Eletrostática, é correto afirmar: 01) Se dois objetos esféricos eletricamente carregados forem colocados próximos um do outro, existirá entre eles uma força na direção do segmento de reta que une seus centros, e o módulo dessa força será inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles. 02) Ao colocarmos uma carga elétrica de prova em uma região onde existe um campo elétrico, atuará sobre essa carga uma força elétrica cujo módulo vai depender do campo elétrico no ponto onde a carga foi colocada. 04) As linhas de força do campo eletrostático, por convenção, iniciam nas cargas positivas e terminam nas cargas negativas. 08) O trabalho para mover uma carga elétrica sobre uma superfície equipotencial é diferente de zero. 16) Atritando-se dois corpos diferentes, criam-se cargas negativas e positivas, tal que esses corpos ficam carregados. 32) Um corpo esférico e uniformemente carregado possui superfícies equipotenciais esféricas. 9. (Ufpe 2001) As figuras a seguir mostram gráficos de várias funções versus a distância r, medida a partir do centro de uma esfera metálica carregada, de raio a 0. Qual gráfico melhor representa o módulo do campo elétrico, E, produzido pela esfera? Página 3 de 11
10. (Ufsm 2001) Uma esfera de isopor de um pêndulo elétrico é atraída por um corpo carregado eletricamente. Afirma-se, então, que I. o corpo está carregado necessariamente com cargas positivas. II. a esfera pode estar neutra. III. a esfera está carregada necessariamente com cargas negativas. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas I e III. 11. (Ufrgs 2000) A superfície de uma esfera isolante é carregada com carga elétrica positiva, concentrada em um dos seus hemisférios. Uma esfera condutora descarregada é, então, aproximada da esfera isolante. Assinale, entre as alternativas a seguir, o esquema que melhor representa a distribuição final de cargas nas duas esferas. 12. (Ufrgs 2000) A figura a seguir representa, em corte, três objetos de formas geométricas diferentes, feitos de material bom condutor, que se encontram em repouso. Os objetos são ocos, totalmente fechados, e suas cavidades internas se acham vazias. A superfície de cada um dos objetos está carregada com carga elétrica estática de mesmo valor Q. Página 4 de 11
Em quais desses objetos o campo elétrico é nulo em qualquer ponto da cavidade interna? a) Apenas em I. b) Apenas em II. c) Apenas em I e II. d) Apenas em II e III. e) Em I, II e III. 13. (Fuvest 2000) Duas esferas metálicas A e B estão próximas uma da outra. A esfera A está ligada à Terra, cujo potencial é nulo, por um fio condutor. A esfera B está isolada e carregada com carga +Q. Considere as seguintes afirmações: I. O potencial da esfera A é nulo. II. A carga total da esfera A é nula III. A força elétrica total sobre a esfera A é nula Está correto apenas o que se afirma em a) I b) I e II c) I e III d) II e III e) I, II e III 14. (Pucmg 1999) Uma esfera condutora A de raio 2R tem uma carga positiva 2Q, e está bem distante de outra esfera condutora B de raio R, que está carregada com uma carga Q. Página 5 de 11
Se elas forem ligadas por um fio condutor, a distribuição final das cargas será: a) 2 Q em cada uma delas. b) Q em cada uma delas. c) 3 Q 2 em cada uma delas. d) 2 Q em A e Q em B. e) Q em A e 2 Q em B. 15. (Pucmg 1999) Uma esfera condutora está colocada em um campo elétrico constante de 5,0N/C produzido por uma placa extensa, carregada com carga positiva distribuída uniformemente. Se a esfera for ligada à Terra, conforme a figura a seguir, e, depois de algum tempo, for desligada, pode-se dizer que a carga remanescente na esfera será: a) positiva, não uniformemente distribuída. b) positiva, uniformemente distribuída. c) negativa, não uniformemente distribuída. d) negativa, uniformemente distribuída. e) nula. 16. (Uece 1999) Considere duas esferas metálicas, X e Y, sobre suportes isolantes, e carregadas positivamente. Página 6 de 11
A carga de X é 2Q e a de Y é Q. O raio da esfera Y é o dobro do raio da esfera X. As esferas são postas em contato através de um fio condutor, de capacidade elétrica irrelevante, até ser estabelecido o equilíbrio eletrostático. Nesta situação, as esferas X e Y terão cargas elétricas respectivamente iguais a: a) Q e 2Q b) 2Q e Q c) 3Q 2 e 3Q 2 d) Q 2 e Q 17. (Unirio 1999) Uma casca esférica metálica de raio R encontra-se eletrizada com uma carga positiva igual a Q, que gera um campo elétrico E, cujas linhas de campo estão indicadas na figura anterior. A esfera está localizada no vácuo, cuja constante eletrostática pode ser representada por k 0. Numa situação como essa, o campo elétrico de um ponto situado a uma distância D do centro da esfera, sendo D < R, e o potencial desta em sua superfície são, respectivamente, iguais a: a) zero e k 0 Q/R b) zero e k 0 Q/(R - D) c) k 0 Q/R 2 e zero d) k 0 Q/R 2 e k 0 Q/D e) k 0 Q/D 2 e k 0 Q/R 18. (Pucmg 1999) Três esferas condutoras, uma de raio R com uma carga Q denominada esfera A, outra de raio 2R e carga 2Q, denominada esfera B e a terceira de raio 2R e carga -2Q denominada esfera C, estão razoavelmente afastadas. Quando elas são ligadas entre si por fios condutores longos, é CORRETO prever que: Página 7 de 11
a) cada uma delas terá uma carga de Q 3. b) A terá carga Q e B e C, cargas nulas. c) cada uma terá uma carga de 5 Q 3. d) A terá Q 5 e B e C terão 2 Q 5 cada uma. e) A terá Q, B terá 2Q e C terá - 2Q. 19. (Uff 1997) Considere a seguinte experiência: "Um cientista construiu uma grande gaiola metálica, isolou-a da Terra e entrou nela. Seu ajudante, então, eletrizou a gaiola, transferindo-lhe grande carga." Pode-se afirmar que: a) o cientista nada sofreu, pois o potencial da gaiola era menor que o de seu corpo b) o cientista nada sofreu, pois o potencial de seu corpo era o mesmo que o da gaiola c) mesmo que o cientista houvesse tocado no solo, nada sofreria, pois o potencial de seu corpo era o mesmo que o do solo d) o cientista levou choque e provou com isso a existência da corrente elétrica e) o cientista nada sofreu, pois o campo elétrico era maior no interior que na superfície da gaiola 20. (Faap 1996) A figura mostra, em corte longitudinal, um objeto metálico oco, eletricamente carregado. Em qual das regiões assinaladas há maior concentração de carga? a) E b) D c) C Página 8 de 11
d) B e) A Página 9 de 11
Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Num condutor em equilíbrio eletrostático: O campo elétrico no seu interior é nulo, pois, em caso contrário, haveria movimento de cargas, contrariando a hipótese de equilíbrio. Se o campo elétrico é nulo, não há diferença de potencial entre dois quaisquer pontos, inclusive da superfície. Por isso, o potencial no interior é constante e igual ao da superfície. O vetor campo elétrico na superfície é perpendicular a ela em cada ponto, pois, se assim não o fosse, haveria uma componente tangencial desse campo, o que provocaria movimento de cargas elétricas, contrariando a hipótese de equilíbrio. Resposta da questão 2: [B] No interior de um condutor (caixa metálica) em equilíbrio eletrostático, as cargas distribuem-se na superfície externa do condutor, anulando o campo elétrico no seu interior. Esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática. Resposta da questão 3: [D] Resposta da questão 4: 02 + 08 = 10 Resposta da questão 5: [D] Resposta da questão 6: Resposta da questão 7: [B] Resposta da questão 8: 01 + 02 + 04 + 32 = 39 Resposta da questão 9: Resposta da questão 10: [B] Resposta da questão 11: [E] Resposta da questão 12: [E] Resposta da questão 13: Resposta da questão 14: [D] Página 10 de 11
Resposta da questão 15: [C] Resposta da questão 16: Resposta da questão 17: Resposta da questão 18: [D] Resposta da questão 19: [B] Resposta da questão 20: Página 11 de 11