MÓD. 1 ELETRIZAÇÃO 1. (G1 - cftmg 2014) Um corpo A fica eletrizado positivamente quando atritado em um corpo B e, em seguida, são colocados em suportes isolantes. Quando as barras metálicas C e D tocam, respectivamente, A e B, ocorre transferência de a) elétrons de C para A e de B para D. b) prótons de A para C e de D para B. c) elétrons de C para A e prótons de D para B. d) prótons de A para C e elétrons de B para D. 2. (Ufrgs 2014) Considere dois balões de borracha, A e B. O balão B tem excesso de cargas negativas; o balão A, ao ser aproximado do balão B, é repelido por ele. Por outro lado, quando certo objeto metálico isolado é aproximado do balão A, este é atraído pelo objeto. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A respeito das cargas elétricas líquidas no balão A e no objeto, pode-se concluir que o balão A só pode e que o objeto só pode. a) ter excesso de cargas negativas ter excesso de cargas positivas b) ter excesso de cargas negativas ter excesso de cargas positivas ou estar eletricamente neutro c) ter excesso de cargas negativas estar eletricamente neutro d) estar eletricamente neutro ter excesso de cargas positivas ou estar eletricamente neutro e) estar eletricamente neutro ter excesso de cargas positivas 3. (Uepg 2013) Corpos eletrizados ocorrem naturalmente no nosso cotidiano. Um exemplo desse fenômeno acontece quando, em dias muito secos, ao tocar-se em um automóvel sentem-se pequenos choques elétricos. Tais choques são atribuídos ao fato de estarem os automóveis eletricamente carregados. Sobre a natureza dos corpos (eletrizados ou neutros), assinale o que for correto. 01) Somente quando há desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons é que a matéria manifesta suas propriedades elétricas. 02) Um corpo eletricamente neutro é aquele que não tem cargas elétricas. 04) Se um corpo tem cargas elétricas, ele pode ou não estar eletrizado. 08) Ao serem atritados, dois corpos eletricamente neutros, de materiais diferentes, tornam-se eletrizados com cargas de mesmo sinal, devido ao princípio de conservação das cargas elétricas. 4. (G1 - ifsc 2012) Como funciona a Máquina de Xerox Quando se inicia a operação em uma máquina de Xerox, acende-se uma lâmpada, que varre todo o documento a ser copiado. A imagem é projetada por meio de espelhos e lentes sobre a superfície de um tambor fotossensível, que é um cilindro de alumínio revestido de um material fotocondutor. Os fotocondutores são materiais com propriedade isolante no escuro. Mas, quando expostos à luz, são condutores. Assim, quando a imagem refletida nos espelhos chega ao tambor, as cargas superficiais do cilindro se alteram: as áreas claras do documento eliminam as cargas elétricas que estão sobre a superfície do cilindro e as áreas escuras as preservam. Forma-se, então, uma imagem latente, que ainda precisa ser revelada. Para isso, o cilindro é revestido por uma fina tinta de pó, o tonalizador, ou toner, que adere à imagem latente formada sobre o tambor. Em seguida, toda a imagem passa para as fibras do papel, através de pressão e calor. E, assim, chega-se à cópia final. Fonte: Revista Globo Ciência, dez. 1996, p. 18. O texto acima se refere a uma aplicação do fenômeno de eletrização, pois é graças a ele que o toner adere ao cilindro metálico mencionado. O processo de eletrização pode ocorrer de três formas distintas: atrito, indução e contato, mas todos os processos têm algo em comum. É CORRETO afirmar que o comum destes processos é: Página 1 de 14
a) Deixar o corpo eletrizado, com um desequilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. b) Deixar o corpo eletrizado, com um equilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. c) Arrancar as cargas positivas do corpo eletrizado. d) Deixar o corpo eletrizado com uma corrente elétrica negativa. e) Deixar o corpo eletrizado com um campo magnético. 5. (G1 - ifce 2011) Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, se encontram isoladas e bem afastadas uma das outras. A esfera A possui carga Q e as outras estão neutras. Faz-se a esfera A tocar primeiro a esfera B e depois a esfera C. Em seguida, faz-se a esfera B tocar a esfera C. No final desse procedimento, as cargas das esferas A, B e C serão, respectivamente, a) Q/2, Q/2 e Q/8. b) Q/4, Q/8 e Q/8. c) Q/2, 3Q/8 e 3Q/8. d) Q/2, 3Q/8 e Q/8. e) Q/4, 3Q/8 e 3Q/8. 6. (Uftm 2011) A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro corpo eletrizado (indutor). Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele. Passos a serem seguidos: I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. II. Conectar o induzido à Terra. III. Afastar o indutor. IV. Desconectar o induzido da Terra. Conclusão: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de sinais iguais às do indutor. Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar correto, ele deverá a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta. b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada. c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada. d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta. e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada. 7. (G1 - cftmg 2011) O eletroscópio da figura, eletrizado com carga desconhecida, consiste de uma esfera metálica ligada, através de uma haste condutora, a duas folhas metálicas e delgadas. Esse conjunto encontra-se isolado por uma rolha de cortiça presa ao gargalo de uma garrafa de vidro transparente, como mostra a figura. Página 2 de 14
Sobre esse dispositivo, afirma-se: I. As folhas movem-se quando um corpo neutro é aproximado da esfera sem tocá-la. II. O vidro que envolve as folhas delgadas funciona como uma blindagem eletrostática. III. A esfera e as lâminas estão eletrizadas com carga de mesmo sinal e a haste está neutra. IV. As folhas abrem-se ainda mais quando um objeto, de mesma carga do eletroscópio, aproxima-se da esfera sem tocá-la. Estão corretas apenas as afirmativas a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. 8. (Ufpb 2011) Uma esfera condutora A, carregada positivamente, é aproximada de uma outra esfera condutora B, que é idêntica à esfera A, mas está eletricamente neutra. Sobre processos de eletrização entre essas duas esferas, identifique as afirmativas corretas: ( ) Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, uma força de atração surgirá entre essas esferas. ( ) Ao aproximar a esfera A da B, havendo contato, e em seguida separando-as, as duas esferas sofrerão uma força de repulsão. ( ) Ao aproximar a esfera A da B, havendo contato, e em seguida afastando-as, a esfera A ficará neutra e a esfera B ficará carregada positivamente. ( ) Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, e em seguida aterrando a esfera B, ao se desfazer esse aterramento, ambas ficarão com cargas elétricas de sinais opostos. ( ) Ao aproximar a esfera A da B, sem que haja contato, e em seguida afastando-as, a configuração inicial de cargas não se modificará. 9. (Ufla 2010) Duas esferas condutoras descarregadas e iguais 1 e 2 estão em contato entre si e apoiadas numa superfície isolante. Aproxima se de uma delas um bastão eletrizado positivamente, sem tocá la, conforme figura a seguir. Em seguida as esferas são afastadas e o bastão eletrizado é removido. É correto afirmar que a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há transferência de cargas entre bastão e esferas. Página 3 de 14
b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada positivamente e a esfera 2 carregada negativamente. c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos. d) as esferas ficam carregadas com cargas de sinais iguais e ambas de sinal negativo, pois o bastão atrai cargas opostas. 10. (Unesp 2010) Um dispositivo simples capaz de detectar se um corpo está ou não eletrizado, é o pêndulo eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera condutora suspensa por um fio fino e isolante. Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo, observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e, então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído (etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente na esfera do pêndulo: Possibilidade Etapa I Etapa II Etapa III 1 Neutra Negativa Neutra 2 Positiva Neutra Positiva 3 Negativa Positiva Negativa 4 Positiva Negativa Negativa 5 Negativa Neutra Negativa Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades a) 1 e 3. b) 1 e 2. c) 2 e 4. d) 4 e 5. e) 2 e 5. 11. (G1 - cftmg 2010) Três esferas idênticas, A, B e C, encontram-se separadas e suspensas por fios isolantes conforme ilustração. As seguintes ações e observações são, então, realizadas: Ações Aproxima-se A de B Observações Aproxima-se B de C Página 4 de 14
Das possibilidades apresentadas na tabela seguinte, Cargas Das Esferas Possibilidades A B C 1ª + + 0 2ª 0 0 + 3ª - - 0 4ª - + - aquelas que estão em conformidade com as observações são a) 1ª e 2ª. b) 1ª e 3ª. c) 2ª e 4ª. d) 3ª e 4ª. 12. (Ufal 2010) Um estudante dispõe de um kit com quatro placas metálicas carregadas eletricamente. Ele observa que, quando aproximadas sem entrar em contato, as placas A e C se atraem, as placas A e B se repelem, e as placas C e D se repelem. Se a placa D possui carga elétrica negativa, ele conclui que as placas A e B são, respectivamente, a) positiva e positiva. b) positiva e negativa. c) negativa e positiva. d) negativa e negativa. e) neutra e neutra. 13. (Ufmg 2008) Durante uma aula de Fisica, o Professor Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir. Inicialmente, ele aproxima duas esferas metálicas - R e S -, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na Figura I. Cada uma dessas esferas esta apoiada em um suporte isolante. Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na Figura II. Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na Figura III. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, na situação representada na Figura III, a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra. Página 5 de 14
b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra. c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa. d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva. 14. (Fuvest 2008) Três esferas metálicas, M 1, M 2 e M 3, de mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão bem afastadas entre si e longe de outros objetos. Inicialmente M 1 e M 3 têm cargas iguais, com valor Q, e M 2 está descarregada. São realizadas duas operações, na sequência indicada: I. A esfera M 1 é aproximada de M 2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M 1 é afastada até retornar à sua posição inicial. II. A esfera M 3 é aproximada de M 2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M 3 é afastada até retornar à sua posição inicial. Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão cerca de a) M 1 = Q/2; M 2 = Q/4; M 3 = Q/4 b) M 1 = Q/2; M 2 = 3Q/4; M 3 = 3Q/4 c) M 1 = 2Q/3; M 2 = 2Q/3; M 3 = 2Q/3 d) M 1 = 3Q/4; M 2 = Q/2; M 3 = 3Q/4 e) M 1 = Q; M 2 = zero; M 3 = Q 15. (Ufmg 2007) Em seu laboratório, o Professor Ladeira prepara duas montagens - I e II -, distantes uma da outra, como mostrado na figura 1. Em cada montagem, duas pequenas esferas metálicas, idênticas, são conectadas por um fio e penduradas em um suporte isolante. Esse fio pode ser de material isolante ou condutor elétrico. Em seguida, o professor transfere certa quantidade de carga para apenas uma das esferas de cada uma das montagens. Ele, então, observa que, após a transferência de carga, as esferas ficam em equilíbrio, como mostrado na figura 2. Página 6 de 14
Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, após a transferência de carga, a) em cada montagem, ambas as esferas estão carregadas. b) em cada montagem, apenas uma das esferas está carregada. c) na montagem I, ambas as esferas estão carregadas e, na II, apenas uma delas está carregada. d) na montagem I, apenas uma das esferas está carregada e, na II, ambas estão carregadas. 16. (Ufu 2005) Uma pequena bolinha de metal, carregada com uma carga elétrica -Q, encontra-se presa por um fio no interior de uma fina casca esférica condutora neutra, conforme figura a seguir. A bolinha encontra-se em uma posição não concêntrica com a casca esférica. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde a uma situação física verdadeira. a) Se o fio for de material isolante, a bolinha não trocará cargas elétricas com a casca esférica condutora, porém induzirá uma carga total +Q na casca, a qual ficará distribuída sobre a parte externa da casca, assumindo uma configuração conforme representação na figura 1. b) Se o fio for de material condutor, a bolinha trocará cargas elétricas com a casca esférica, tornando-se neutra e produzindo uma carga total -Q na casca esférica, a qual ficará distribuída uniformemente sobre a parte externa da casca, conforme representação na figura 2. c) Se o fio for de material isolante, haverá campo elétrico na região interna da casca esférica devido à carga -Q da bolinha, porém não haverá campo elétrico na região externa à casca esférica neutra. d) Se o fio for de material condutor, haverá campo elétrico nas regiões interna e externa da casca esférica, devido às trocas de cargas entre a bolinha e a casca esférica. Página 7 de 14
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Em uma aula, o Prof. Antônio apresenta uma montagem com dois anéis dependurados, como representado na figura. Um dos anéis é de plástico - material isolante - e o outro é de cobre - material condutor. 17. (Ufmg 2005) Inicialmente, o Prof. Antônio aproxima um bastão eletricamente carregado, primeiro, do anel de plástico e, depois, do anel de cobre. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que a) os dois anéis se aproximam do bastão. b) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se afasta do bastão. c) os dois anéis se afastam do bastão. d) o anel de plástico não se movimenta e o de cobre se aproxima do bastão. 18. (Fuvest 2007) Duas barras isolantes, A e B, iguais, colocadas sobre uma mesa, têm em suas extremidades, esferas com cargas elétricas de módulos iguais e sinais opostos. A barra A é fixa, mas a barra B pode girar livremente em torno de seu centro O, que permanece fixo. Nas situações I e II, a barra B foi colocada em equilíbrio, em posições opostas. Para cada uma dessas duas situações, o equilíbrio da barra B pode ser considerado como sendo, respectivamente, (SITUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - após o sistema ser levemente deslocado de sua posição inicial Estável = tende a retornar ao equilíbrio inicial Instável = tende a afastar-se do equilíbrio inicial Indiferente = permanece em equilíbrio na nova posição) a) indiferente e instável. b) instável e instável. Página 8 de 14
c) estável e indiferente. d) estável e estável. e) estável e instável. 19. (Upe 2014) Duas esferas isolantes, A e B, possuem raios iguais a R A e R B e cargas, uniformemente distribuídas, iguais a Q A e Q B, respectivamente. Sabendo-se que 5Q A = 2Q B e ainda que 10R A = 3R B, qual a relação entre suas densidades volumétricas de cargas ρa / ρ B? a) 100/9 b) 15/8 c) 200/6 d) 400/27 e) 280/9 20. (Unaerp 1996) Um bastão não condutor e descarregado foi atritado em uma das suas extremidades até ficar negativamente eletrizado. Dos seguintes esquemas que representam secções longitudinais do bastão, o que melhor indica a distribuição de cargas é: Página 9 de 14
Gabarito: Resposta da questão 1: [A] Durante a eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de mesmo módulo e de sinais opostos. Portanto, se o corpo A fica eletrizado positivamente, o corpo B fica eletrizado negativamente. Como não foram dados os estados elétricos iniciais das barras metálicas, C e D, a questão fica sem resposta. Supondo que as barras metálicas estejam, inicialmente, eletricamente neutras, passarão elétrons de C para A e de B para D. Resposta da questão 2: [B] Quando ocorre repulsão, os corpos estão eletrizados com cargas de mesmo sinal, portanto, se o balão B possui excesso de cargas negativas, o balão A só pode, também, ter excesso de cargas negativas; quando ocorre atração, os corpos possuem cargas de sinais opostos ou um deles está neutro. Então, o objeto metálico pode ter excesso de cargas positivas ou estar eletricamente neutro. Resposta da questão 3: 01 + 04 = 05. [01] Correta. Quando os números de prótons e elétrons estão equilibrados o campo elétrico resultante é nulo. [02] Incorreta. Corpo eletricamente neutro é aquele que tem o número de prótons igual ao número de elétrons. [04] Correta. Está eletrizado se o número de prótons for diferente do número de elétrons. [08] Incorreta. Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de sinais opostos. Resposta da questão 4: [A] Para que um corpo seja eletrizado, por qualquer processo, ele deve ganhar ou perder elétrons, havendo, então, um desequilíbrio entre o número de prótons (cargas positivas) e o número de elétrons (cargas negativas). Resposta da questão 5: [E] Q+ 0 Q A com B: QA = Q B = = ; 2 2 Q + 0 2 Q A com C: QA = Q C = = ; 2 4 Q + Q 3Q 2 4 4 3Q B com C: QB = Q C = = =. 2 2 8 A tabela abaixo mostra o resultado final. Contatos A B C Início Q 0 0 A com B Q/2 Q/2 0 A com C Q/4 Q/2 Q/4 Página 10 de 14
B com C Q/4 3Q/8 3Q/8 Resposta da questão 6: [B] Os passos III e IV devem ser invertidos e, na eletrização por indução, os corpos adquirem cargas de sinais opostos. Quando o indutor é positivo, ele atrai elétrons da terra para o induzido (o induzido fica com carga negativa); e quando ele é negativo, repele elétrons do induzido para a terra (o induzido fica com carga positiva). Resposta da questão 7: [B] I. Correta: haverá indução; II. Errada: para haver blindagem, o material deve ser condutor; III. Errada: a carga distribui-se por todo o material condutor; IV. Correta: haverá indução. Resposta da questão 8: V V F V V (V) A esfera neutra polariza-se e ocorre a atração entre elas: (V) Havendo contato, a carga irá distribuir-se igualmente pelas duas esferas: Quando elas forem afastadas, haverá repulsão: (F) Contraria o que foi explicado acima. (V) Ao aterrarmos a esfera B, as cargas positivas serão neutralizadas por elétrons que vêm da Terra. Página 11 de 14
(V) Tudo volta ao início já que não houve transferência de cargas. Resposta da questão 9: [C] As figuras ilustram a situação descrita. Na Fig 1, devido à presença do bastão, ocorre a polarização de cargas nas esferas. A Fig 2 mostra as esferas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos. Resposta da questão 10: [E] Etapa I: como houve repulsão, a esfera pendular e o bastão tinham cargas de mesmo sinal, respectivamente: [(+),(+)] ou [( ),( )]. Etapa II: a esfera estava descarregada e o bastão continuou com a mesma carga: [(neutra),(+)] ou [(neutra), ( )] Etapa III: ao entrar em contato com o bastão, a esfera adquiriu carga de mesmo sinal que ele, pois foi novamente repelida. As cargas da esfera e do bastão podiam ser, respectivamente: [(+),(+)] ou [( ),( )]. Como o sinal da carga do bastão não sofreu alteração, a esfera apresentava cargas de mesmo sinal nas etapas I e III. Assim as possibilidades de carga são: [(+), (neutra) e (+)] ou [( ), neutra e ( )]. Resposta da questão 11: [B] As esferas A e B se repelem: possuem cargas de mesmo sinal. As esferas B e C se atraem: A esfera C está neutra ou possui carga de sinal oposto ao da esfera B. Essas possibilidades combinadas estão na tabela a seguir: Cargas Das Esferas Possibilidades A B C 1ª + + 0 2ª + + 3ª 0 4ª + Página 12 de 14
Dessas possibilidades, apenas a 1ª e a 3ª comparecem na tabela de opções fornecidas pela questão. Resposta da questão 12: [A] Dado: D possui carga negativa. C e D se repelem: C possui carga negativa. A e C se atraem: A possui carga positiva. A e B se repelem: B possui carga positiva. Resposta da questão 13: [D] Resposta da questão 14: [B] Resposta da questão 15: [C] Resposta da questão 16: [B] Resposta da questão 17: [A] Resposta da questão 18: [E] Resposta da questão 19: [D] Do enunciado: 5 5QA = 2Q B QB = Q A. 2 10 10 RA = 3 Q B RB = R A. 3 Lembrando que o volume da esfera é 4 3 R : 3 π Página 13 de 14
QA ρa =. 4 3 π R A 3 5 5 QA Q Q A B 2 2 5QA QA ρb = = = = =. 4 3 3 4 10 4 1000 3 4 2000 3 4 400 3 πr B R π RA π RA π RA 3 π A 3 3 3 27 3 27 3 27 ρa ρb 4 400 3 π R Q A = A 3 27 4 3 Q π R A A 3 ρa ρb = 400. 27 Resposta da questão 20: [E] Página 14 de 14