Exercícios
de Campo Elétrico O campo elétrico
representa a modificação ocorrida no espaço ao redor de uma carga elétrica.
Ele é representado por linhas chamadas de linhas de força. Este assunto faz parte do conteúdo de eletrostática. Então, aproveite
os exercícios que o Toda Matéria preparou para você, teste seus conhecimentos
e tire dúvidas acompanhando as resoluções comentadas. Questões resolvidas e comentadas 1) UFRGS - 2019 Na figura abaixo, está representado, em corte, um sistema de três
cargas elétricas com seu respectivo conjunto de superfícies equipotenciais. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do
enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. A partir do traçado das
equipotenciais, pode-se afirmar que as cargas ........ têm sinais ........ e
que os módulos das cargas são tais que ........ . a) 1 e 2 – iguais – q1 < q2 < q3 Resposta As superfícies equipotenciais
representam superfícies formadas por pontos que possuem o mesmo potencial
elétrico. Observando o desenho identificamos
que entre as cargas 1 e 2 existem superfícies comuns, isso acontece quando as
cargas possuem mesmo sinal. Portanto, 1 e 2 possuem cargas iguais. Pelo desenho observamos, ainda, que
a carga 1 é a que possui menor módulo de carga, pois apresenta o menor número
de superfícies e que a carga 3 é a que apresenta maior número. Sendo assim, temos que q1 < q2
< q3. Alternativa: a) 1 e 2 – iguais – q1 < q2 <
q3 2)
UERJ - 2019 Na ilustração, estão representados os pontos I, II, III e IV em um
campo elétrico uniforme. Uma partícula de massa desprezível e carga positiva adquire a maior
energia potencial elétrica possível se for colocada no ponto: a) I Resposta Em um campo elétrico uniforme, uma
partícula positiva está com maior energia potencial elétrica quanto mais
próxima estiver da placa positiva. Neste caso, o ponto I é o que a
carga terá maior energia potencial. Alternativa: a) I 3)
UECE - 2016 Precipitador eletrostático é um equipamento que pode ser utilizado
para remoção de pequenas partículas presentes nos gases de exaustão em
chaminés industriais. O princípio básico de funcionamento do equipamento é a
ionização dessas partículas, seguida de remoção pelo uso de um campo elétrico
na região de passagem delas. Suponha que uma delas tenha massa m, adquira uma
carga de valor q e fique submetida a um campo elétrico de módulo E. A força
elétrica sobre essa partícula é dada por a) mqE. Resposta A intensidade da força elétrica que
atua em uma carga situada em uma região onde existe um campo elétrico é igual
ao produto da carga pelo módulo do campo elétrico, ou seja, F = q.E. Alternativa: d) qE 4)
Fuvest - 2015 Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de
cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas
eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há
um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da
gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 x 103 V/m,
uma das esferas, de massa 3,2 x 10-15 kg, permanecia com
velocidade constante no interior da câmara. Essa esfera tem (considere: carga
do elétron = - 1,6 x 10-19 C; carga do próton = + 1,6 x 10-19 C;
aceleração local da gravidade = 10 m/s2) a) o mesmo número de elétrons e de prótons. Resposta De acordo com as informações do
problema, identificamos que as forças que atuam na esfera são a força peso e
a força elétrica. Como a esfera permanece no câmara com velocidade constante, concluímos que essas
duas forças apresentam mesmo módulo e sentido contrário. Conforme imagem
abaixo: Desta forma, podemos calcular o
módulo da carga igualando as duas forças que atuam na esfera, ou seja: Agora, para encontrar o número de
partículas a mais, vamos usar a seguinte relação: q = n.e sendo, n: número de elétrons ou prótons a mais Portanto, substituindo os valores
indicados no problema, temos: Como vimos, a força elétrica terá
que ter o sentido oposto da força peso. Para que isso ocorra é necessário
que a carga tenha sinal negativo, pois desta forma a força elétrica e o campo
elétrico também terão sentidos opostos. Sendo assim, a esfera terá que ter
um maior número de elétrons do que de prótons. Alternativa: b) 100 elétrons a mais que prótons. 5) Unesp - 2015 Modelos elétricos são frequentemente utilizados para explicar a
transmissão de informações em diversos sistemas do corpo humano. O sistema
nervoso, por exemplo, é composto por neurônios (figura 1), células
delimitadas por uma fina membrana lipoproteica que separa o meio intracelular
do meio extracelular. A parte interna da membrana é negativamente carregada e
a parte externa possui carga positiva (figura 2), de maneira análoga ao que
ocorre nas placas de um capacitor. A figura 3 representa um fragmento ampliado dessa membrana, de
espessura d, que está sob ação de um campo elétrico uniforme, representado na
figura por suas linhas de força paralelas entre si e orientadas para cima. A
diferença de potencial entre o meio intracelular e o extracelular é V.
Considerando a carga elétrica elementar como e, o íon de potássio K+,
indicado na figura 3, sob ação desse campo elétrico, ficaria sujeito a uma
força elétrica cujo módulo pode ser escrito por Resposta Em um campo elétrico uniforme a
diferença de potencial é dada por: O campo elétrico E é igual a razão
entre a força elétrica e a carga, ou seja: Substituindo essa relação na
relação anterior, temos: Como temos apenas um íon de potássio,
a expressão q =n.e ficará
q=e. Substituindo esse valor na expressão anterior e isolando a força,
encontramos: Alternativa: d) 6)
Fuvest - 2015 A região entre duas placas metálicas, planas e paralelas está esquematizada
na figura ao lado. As linhas tracejadas representam o campo elétrico uniforme
existente entre as placas. A distância entre as placas é 5 mm e a diferença
de potencial entre elas é 300 V. As coordenadas dos pontos A, B e C são
mostradas na figura. (Anote e adote: O sistema está no vácuo. Carga do
elétron = -1,6.10-19 C) Determine a) os módulos EA, EB e EC do
campo elétrico nos pontos A, B e C, respectivamente; b) as diferenças de potencial VAB e VBC entre
os pontos A e B e entre os pontos B e C, respectivamente; c) o
trabalho Resposta a) Como o campo elétrico entre as placas
é uniforme, o valor será o mesmo nos pontos A, B e C, ou seja, EA =
EB = EC = E . Para calcular o módulo de E, iremos
aplicar a seguinte fórmula: V= E.d Sendo V = 300 V e d= 5 mm = 0,005 m,
vamos encontrar o seguinte valor: b) Para calcular as diferenças de
potencial dos pontos indicados, vamos aplicar a mesma fórmula anterior,
considerando as distâncias indicadas, ou seja: Agora vamos calcular a diferença de
potencial entre os pontos B e C. Para isso, note que esses dois pontos estão
a uma mesma distância das placas, ou seja, dBC =
0,004 - 0,004 = 0. Desta forma, a diferença de
potencial será igual a zero, isto é: VBC = 60 000 . 0 = 0 c) Para calcular o trabalho,
usaremos a seguinte fórmula: Sendo o potencial do ponto C igual
ao do ponto B, então Vc - VA =
VB - VA = - VAB = - 180 V.
Substituindo esse valor na fórmula, temos: 7)
UECE - 2014 Considere o campo elétrico gerado por duas cargas elétricas
puntiformes, de valores iguais e sinais contrários, separadas por uma
distância d. Sobre esse vetor campo elétrico nos pontos equidistantes das
cargas, é correto afirmar que a) tem a direção perpendicular à linha que une as duas cargas e o
mesmo sentido em todos esses pontos. Resposta Na imagem abaixo estão representadas as linhas de força quando temos
duas cargas elétricas de sinais contrários. Como o vetor campo elétrico tangencia as linhas de força em cada
ponto, verificamos que nos pontos equidistantes das cargas o vetor terá a
mesma direção da linha que une as duas cargas e o mesmo sentido. Alternativa: d) tem a mesma direção da linha que une as duas cargas e
o mesmo sentido em todos esses pontos. |