FÍSICA Professor(a):Rodrigo Alves LISTA: 02 2ªsérie Ensino Médio Turma:A ( ) / B ( ) Aluno(a): Segmento temático: RAIOS, GAIOLA DE FARADAY e PARA-RAIOS. ELETROSTÁTICA DIA: MÊS:04 2018 Gaiola de Faraday Um avião a jato cuja fuselagem é totalmente metálica é um bom exemplo de "Gaiola de Faraday". Ao ser atingido por uma descarga elétrica, as cargas se espalham pela fuselagem, não atingindo a parte interna do avião. Em 1752 na famosa experiência do Para-raios, de Benjamin Franklin.
Prendendo uma chave ao fio da pipa, que empinou em um dia de tempestade, a eletricidade das nuvens foi captada pela chave e pelo fio molhado, fato que levou a descoberta do para-raios. 01 - (UFT TO) O para raio tipo Franklin é caracterizado por captores metálicos pontiagudos instalados num ponto alto da edificação a ser protegida. De acordo com Benjamin Franklin, qual a razão do captor ser pontiagudo e não arredondado? a) Melhorar a eficiência térmica do para raio. b) Evitar aumento de tensão durante a descarga. c) Atrair melhor o raio devido às linhas de campo elétrico mais concentrado. d) Evitar gastos com manutenção. e) Facilitar o escoamento da dissipação da descarga para o solo. a) 1,6 x 10 15 J b) 24 x 10 11 J c) 15 x 10 07 J d) 32 x 10 05 J e) 32 x 10 10 J 05 - (UNIFESP SP) A presença de íons na atmosfera é responsável pela existência de um campo elétrico dirigido e apontado para a Terra. Próximo ao solo, longe de concentrações urbanas, num dia claro e limpo, o campo elétrico é uniforme e perpendicular ao solo horizontal e sua intensidade é de 120 V/m. A figura mostra as linhas de campo e dois pontos dessa região, M e N. 02 - (UFMG) Uma esfera metálica de raio R = 0,50m é carregada a um potencial de 300 V. A esfera ficará carregada com uma carga de: a) 1,7.10 8 C b) 8,3.10 5 C c) 5,0C d) 3,8.10 3 C e) 3,0.10 5 C 03 - (UEFS BA) Suponha que uma carga elétrica q = 5 C e massa m = 0,5g seja abandonada em um ponto A de um campo elétrico uniforme e que, depois de percorrer certa distância, a carga passa pelo ponto B, com velocidade igual a 30m/s. Desprezando-se a ação da gravidade, o trabalho realizado pela força elétrica, no deslocamento dessa partícula entre A e B, é igual, mj, a a) 145 b) 165 c) 185 d) 205 e) 225 04 - (UCS RS) Em uma experiência com colisões de partículas, um próton, partindo do repouso, foi acelerado por um campo elétrico, até atingir determinado alvo. Se o próton sofreu essa aceleração por 15 km, antes da colisão, e se o valor do campo nessa distância era constante e equivalia a 1 x 10 5 N/C, qual o valor da energia cinética que ele possuía no instante do impacto? Considere a carga elétrica do próton como 1,6 x 10 19 C. O ponto M está a 1,20m do solo, e N está no solo. A diferença de potencial entre os pontos M e N é a) 100 V. b) 120 V. c) 125 V. d) 134 V. e) 144 V. 06 - (FAMECA SP) Uma carga puntiforme q = 4 C é abandonada do repouso no ponto A, dentro de um campo elétrico uniforme horizontal de intensidade 100 V/m. Devido à ação da força elétrica que a partícula recebe, ela é acelerada até atingir o ponto B, a 20 cm de A. No trajeto entre A e B, a partícula eletrizada sofreu uma redução de energia potencial elétrica, em joules, igual a
a) 2 x 10 5. b) 4 x 10 5. c) 8 x 10 5. d) 5 x 10 4. e) 6 x 10 4. 07 - (PUC MG) São necessários 60 Joules de trabalho para mover 5 Coulombs de carga entre dois pontos em um campo elétrico. A diferença de potencial entre esses dois pontos é, em Volts: a) 5 b) 300 c) 60 d) 12 08 - (Mackenzie SP) Uma partícula de massa 1 g, eletrizada com carga elétrica positiva de 40 C, é abandonada do repouso no ponto A de um campo elétrico uniforme, no qual o potencial elétrico é 300 V. Essa partícula adquire movimento e se choca em B, com um anteparo rígido. Sabendo-se que o potencial elétrico do ponto B é de 100 V, a velocidade dessa partícula ao se chocar com o obstáculo é de elétrica de 2,0 C, no ponto A de um campo elétrico, ele fica sujeito a uma força eletrostática que o leva para o ponto B, após realizar o trabalho de 6,0 mj. A diferença de potencial elétrico entre os pontos A e B desse campo elétrico é: a) 1,5 kv b) 3,0 kv c) 4,5 kv d) 6,0 kv e) 7,5 kv 12 - (UFLA MG) O diagrama potencial elétrico versus distância de uma carga elétrica puntiforme Q no vácuo é mostrado ao lado. Considere a constante eletrostática do vácuo afirmar que o valor de Q é 2 9 N.m 9.10. 2 C k. Pode-se 0 a)+ 3,0.10-12 C b)+ 0,1.10-12 C c)+ 3,0.10-9 C d)+ 0,1.10-9 C e) 3,0.10-12 C a) 4 m/s b) 5 m/s c) 6 m/s d) 7 m/s e) 8 m/s 09 - (UNIMONTES MG) Uma carga Q = 2C está num ponto A do espaço onde existe um campo elétrico. O trabalho realizado pela força elétrica, para deslocar essa carga do infinito até o ponto A, é igual a W. Se o potencial elétrico no ponto A é 30 V, o módulo do trabalho W vale 13 - (UNIFESP SP) Na figura, as linhas tracejadas representam superfícies equipotenciais de um campo elétrico; as linhas cheias I, II, III, IV e V representam cinco possíveis trajetórias de uma partícula de carga q, positiva, realizadas entre dois pontos dessas superfícies, por um agente externo que realiza trabalho mínimo. a) 40J. b) 30J. c) 60J. d) 50J. 10 - (UNISA SP) Uma partícula, de massa 1.10 5 kg e eletrizada com carga 2 C, é abandonada no ponto A de um campo elétrico uniforme, cujas linhas de força e superfícies eqüipotenciais estão representadas na figura. A velocidade com que atingirá o ponto B, em m/s, será de a) 4. b) 6. c) 10. d) 16. e) 20. 11 - (Mackenzie SP) Ao abandonarmos um corpúsculo, eletrizado positivamente com carga A trajetória em que esse trabalho é maior, em módulo, é: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 14 - (Univag MT) Membrana celular é a estrutura que delimita todas as células vivas. Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular, o citoplasma, e o ambiente extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos. Os fluidos dentro e fora de uma célula são sempre neutros, isto é, a concentração de ânions em qualquer local é sempre igual à concentração de cátions. A membrana celular pode ser comparada de forma simplificada a um capacitor de placas paralelas no qual suas soluções condutoras estão separadas por uma delgada camada isolante.
(http://nutricaousc.com.br. Adaptado.) Considerando que, entre as superfícies externa e interna de uma membrana de espessura 8 10 9 m, há uma diferença de potencial de 70 mv, é correto afirmar que é gerado um campo elétrico de intensidade, em V/m, igual a a) 9,25 10 6. b) 9,00 10 6. c) 8,75 10 6. d) 9,50 10 6. e) 9,75 10 6. 15 - (Mackenzie SP) Uma pequena esfera de isopor, de massa 0,512 g, está em equilíbrio entre as armaduras de um capacitor de placas paralelas, sujeito às ações exclusivas do campo elétrico e do 2 campo gravitacional local. Considerando g 10m/s, pode-se dizer que essa pequena esfera possui Qual é o valor da carga elétrica Q, em Coulomb? a) 2,0 10 4 b) 4,0 10 3 c) 0,5 10 6 d) 2,0 10 6 17 - (UNINOVE SP) A distância entre duas placas planas e paralelas é de 1,0 cm. O potencial elétrico dos pontos da placa A é nulo e o da placa B é 220 V. O ponto C está localizado bem no centro e a meia distância das placas. A intensidade, em V/m, do campo elétrico em C está corretamente representada na alternativa: a) 2,2.10 5. b) 2,2.10 4. c) 2,2.10 3. d) 2,2.10 2. e) 2,2.10. 18 - (UEFS BA) a) um excesso de 1,0 10 12 elétrons, em relação ao número de prótons. b) um excesso de 6,4 10 12 prótons, em relação ao número de elétrons. c) um excesso de 1,0 10 12 prótons, em relação ao número de elétrons. d) um excesso de 6,4 10 12 elétrons, em relação ao número de prótons. e) um excesso de carga elétrica, porém, impossível de ser determinado. 16 - (UEG GO) Considere uma esfera condutora carregada com carga Q, que possua um raio R. O potencial elétrico dividido pela constante eletrostática no vácuo dessa esfera em função da distância d, medida a partir do seu centro, está descrito no gráfico a seguir. No campo elétrico criado por uma esfera eletrizada com carga Q, o potencial varia com a distância ao centro dessa esfera, conforme o gráfico. Considerando-se a constante eletrostática do meio igual a 1,0 10 10 N m 2 /C 2, a carga elétrica, em Coulomb, existente na esfera é igual a a) 6,0 10 4 b) 6,0 10 5 c) 6,0 10 6 d) 6,7 10 9 e) 6,7 10 16 19 - (ACAFE SC) Um para-raios é uma haste de metal, geralmente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção às edificações, atraindo as descargas elétricas atmosféricas (os raios) e desviando-as para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica. Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase a seguir.
O funcionamento do para-raios é baseado na e no. a) indução magnética / efeito joule b) blindagem eletrostática / poder das pontas c) indução eletrostática / efeito joule d) indução eletrostática / poder das pontas 20 - (FATEC SP) Descargas elétricas atmosféricas ocorrem devido à eletrização de elementos presentes em uma região, sejam nuvens, sejam árvores, aviões, construções e até pessoas. Geralmente, o que contribui para essas descargas é um fenômeno chamado poder das pontas, pois, nas extremidades dos objetos, a densidade de cargas elétricas é maior. Porém, essas descargas só são visíveis se, durante a movimentação de partículas portadoras de cargas elétricas entre os diferentes potenciais elétricos, elas romperem a barreira dielétrica, aquecendo o ar à sua volta e transformando energia cinética em térmica e luminosa. Geralmente, podemos observar um ramo principal e alguns secundários dessas descargas. 21 - (UEG GO) Um eletrodoméstico bastante popular nos dias de hoje é o aparelho de micro-ondas que tem como princípio de funcionamento a produção de micro-ondas para aquecer alimentos. Porém, a radiação produzida dentro do aparelho não consegue escapar. Com base nesta explicação, a) explique o que é a gaiola de Faraday; b) dê três exemplos de gaiola de Faraday. 22 - (Mackenzie SP) Uma carga elétrica de intensidade Q = 10,0 C, no vácuo, gera um campo elétrico em dois pontos A e B, conforme figura acima. Sabendo-se que a constante eletrostática do vácuo é k 0 = 9 10 9 Nm 2 /C 2 o trabalho realizado pela força elétrica para transferir uma carga q = 2,00 C do ponto B até o ponto A é, em mj, igual a a) 90,0 b) 180 c) 270 d) 100 e) 200 (http://m.lacapital.com.ar/export/1390010632657/sites/ core/ imagenes/2014/01/18/0118-ig2401-- telam.jpg_1122219374.jpg) Com base nessas informações e na figura apresentada, podemos afirmar que a) no momento da foto, não ocorreu o fenômeno do poder das pontas. b) na mão do Cristo Redentor, uma pessoa também de braços abertos não sofreria uma descarga elétrica. c) na foto, observa-se que a diferença de potencial elétrico está estabelecida apenas entre as duas mãos do Cristo Redentor. d) no instante representado pela foto, as partículas portadoras de cargas elétricas não se movimentaram, pois só existe ramo principal. e) na foto apresentada, pode-se observar a conversão de energia luminosa, acompanhada de ruptura dielétrica conforme descrito no texto. 23 - (UNIMONTES MG) Considere as seguintes afirmações: I. O campo elétrico resultante no interior de um condutor em equilíbrio eletrostático é nulo. II. O potencial elétrico em todos os pontos de um condutor em equilíbrio eletrostático é constante. III. Nos pontos da superfície de um condutor isolado, eletrizado e em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico tem direção paralela à superfície. As afirmações CORRETAS são a) I, II e III. b) II e III, apenas. c) I e II, apenas. d) I e III, apenas. 24 - (UNIMONTES MG) Uma esfera metálica encontra-se eletrizada positivamente, em equilíbrio eletrostático. Sabe-se que o potencial de um ponto da superfície dessa esfera vale 800 V e que seu raio é R = 10 cm. Podemos, então, concluir que a intensidade do campo elétrico E e o potencial V, no centro da esfera, valem a) E = 0 e V = 0. b) E = 80 V/cm e V = 800. c) E = 0 e V = 800V. d) E = 8,0 10 3 V/m e V = 0.
25 - (UEL PR) Um elétron escapa da placa negativa de um capacitor, com velocidade inicial desprezível. Se a diferença de potencial entre as placas do capacitor é de 200 V e a carga elementar é de 1,6. 10 19 C, a energia cinética com que o elétron atinge a placa positiva é, em joules, a) 3,2. 10 23 b) 8,0. 10 22 c) 3,2. 10 21 d) 8,0. 10 18 e) 3,2. 10 17 26 - (UNIFOR CE) Uma esfera metálica, de raio 10 cm, isolada de outros corpos, está imersa no ar e eletrizada com carga Q = 2,0 10 8 C. A constante eletrostática do ar vale 9,0 10 9 N.m 2 /C 2. Os módulos do vetor campo elétrico e do potencial elétrico no centro da esfera, em unidades do Sistema Internacional, valem, respectivamente: a) zero e zero. b) zero e 1,8 10 3 c) 1,8 e 18 d) 1,8 10 2 e zero e) 1,8 10 3 e 1,8 10 4 27 - (UFMT) Marque a aplicação tecnológica do conceito demonstrado por Faraday, na primeira metade do século XIX, na experiência conhecida como gaiola de Faraday. a) Isolamento térmico do conteúdo de garrafas térmicas b) Atração dos raios em tempestades por páraraios c) Isolamento elétrico promovido pela borracha dos pneus de veículos d) Recobrimento com material isolante em cabos utilizados para transporte de energia elétrica e) Bloqueio para chamadas de telefone celular nas penitenciárias 28 - (ACAFE SC) Durante uma tempestade, com ocorrência de um grande número de raios, uma pessoa estará mais protegida da ação destes raios, se estiver: a) dentro de um automóvel. b) embaixo de uma árvore. c) embaixo de uma marquise de ônibus. d) deitada em um campo aberto. e) em uma rua, longe de objetos metálicos. 29 - (UNESP) A figura é a intersecção de um plano com o centro C de um condutor esférico e com três superfícies equipotenciais ao redor desse condutor. Uma carga de 1,6 x 10 19 C é levada do ponto M ao ponto N. O trabalho realizado para deslocar essa carga foi de a) 3,2 x 10 20 J. b) 16,0 x 10 19 J. c) 8,0 x 10 19 J. d) 4,0 x 10 19 J. e) 3,2 x 10 18 J. 30) Uma esfera imersa no vácuo tem potencial inteiro igual a 9000 V. Seu raio é R = 0,2m. Dado: K 0 = 9. 10 9 unidades S.I. Determine sua carga elétrica. GABARITO: 1) Gab: C 2) Gab: A 3) Gab: E 4) Gab: B 5) Gab: E 6) Gab: C 7) Gab: D 8) Gab: A 9) Gab: C 10) Gab: A 11) Gab: B 12) Gab: D 13) Gab: E 14) Gab: C 15) Gab: A 16) Gab: A 17) Gab: B 18) Gab: C 19) Gab: D 20) Gab: E 21) Gab: a) A gaiola de Faraday é uma blindagem eletrostática que não permite que haja campo elétrico no interior dos condutores ou de estruturas metálicas. Isso ocorre porque as cargas elétricas se distribuem no exterior do condutor ou da estrutura metálica, se redistribuindo de maneira que o campo elétrico resultante em seu interior seja nulo. b) 1) Um carro de metal quando recebe uma descarga elétrica funciona como uma gaiola de Faraday; 2) o aparelho de micro-ondas, que não permite que as micro-ondas escapem durante o aquecimento dos alimentos, por causa de sua estrutura metálica, funciona como gaiola de Faraday, inclusive na parte de vidro da porta que fecha o aparelho existe uma tela de metal; 3) cabos coaxiais de TV a cabo possuem uma malha de metal, intercalada com um isolante, que revestem o fio condutor interno que transporta o sinal recebido pela antena. Essa malha funciona como uma gaiola de Faraday, porque ela não permite que haja interferência de campos elétricos externos sobre o condutor. 22) Gab: A 23) Gab: C 24) Gab: C 25) Gab: E 26) Gab: B 27) Gab: E 28) Gab: A 29) Gab: C 30) Gab: Q = 2.10 7 C