Apostila preparatória para Vestibular - 07 fisica c

Apostila preparatória para Vestibular - 07 fisica c

(Parte 1 de 5)

Inclusão para a Vida Física C AULA 01

Eletrização e Lei de Coulomb Carga elétrica elementar

I. Entre dois elétrons existe um par de forças de repulsão. I. Entre dois prótons existe um par de forças de repulsão. I. Entre um próton e um elétron existe um par de forças de atração.

Isolantes e Condutores

portadores de cargas elétricas tem facilidade de movimentação

Os corpos chamados condutores são aqueles em que os

Os corpos chamados isolantes são aqueles em que os portadores de cargas tem dificuldade de movimentação.

Eletrização por Atrito

Atritando-se corpos de materiais diferentes, há passagem de elétrons de um corpo para o outro, de modo que um dos corpos fica eletrizado positivamente (perdeu elétrons) e o outro fica eletrizado negativamente (ganhou elétrons).

Eletrização por Contato

Quando um corpo eletrizado é colocado em contato com um corpo inicialmente neutro, ocorre uma passagem de elétrons de um corpo para o outro e assim, os dois corpos ficam com cargas de mesmo sinal.

Eletrização por Indução

Quando um corpo eletrizado é colocado próximo a um corpo neutro ocorre a indução eletrostática, ou seja, as cargas do condutor neutro são separadas. Para que a eletrização aconteça é necessário fazer a ligação do condutor neutro com a terra.

Lei de Coulomb

As forças elétricas obedecem o princípio de ação e reação (3ª Lei de Newton), isto é, têm a mesma intensidade, mesma direção e sentidos opostos, agindo em corpos diferentes.

"a intensidade da força entre duas cargas puntiformes ou pontuais varia com o inverso do quadrado da distância entre elas e é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos das cargas." Assim:

210d

2 QQKF=

Onde:

|Q1| e |Q2| ►são valores absolutos de cargas Q1 e Q2. d ► distancia entre as cargas K ►constante eletrostática

Exercícios de Sala #

1)(UFRS) Um bastão eletricamente carregado atrai uma bolinha ndutora X, mas repele uma bolinha condutora Y. As bolinhas X e e tão termine a co Y se atraem, na ausência do bastão.Sendo essas forças de atração repulsão de origem elétrica, conclui-se que: a) Y está eletricamente carregada, X está eletricamente descarregada ou eletricamente carregada com cargas de sinal contrário ao das cargas de Y. b) ambas as bolinhas estão eletricamente descarregadas. c) X e Y estão eletricamente carregadas com cargas de mesmo sinal. d) X está eletricamente carregada com cargas de mesmo sinal das do bastão. e) Y está eletricamente descarregada e X, carregada.

2) Duas cargas elétricas, Q1 = 2µC e Q2 = -1,5µC, es ocalizadas no vácuo distantes 30cm uma da outra. Del força de interação entre as cargas. Considere

1) (Supra-SC) Durante as corrida es, s de Fórmula 1, em que os carros esenvolvem altas velocidadestes sofrem eletrização por atrito de pectivamente iguais a 16µ C e 4 µC.

A fi, estão suspensas por fios de rga essitas do d com o ar, o que acarreta grande risco de explosão principalmente durante o abastecimento. Essa eletrização se dá por: a) perda de elétrons da superfície, carregando-se positivamente. b) perda de prótons da superfície, carregando-se negativamente. c) ganho de elétrons do ar, carregando-se positivamente. d) ganho de prótons do ar, carregando-se negativamente. amentee) perda de elétrons da superfície, carregando-se alternad forma positiva e negativa.

2) (PUC-SP) Duas esferas A e B, metálicas e idênticas, estão arregadas com cargas resc Uma terceira esfera C, metálica e idêntica a anteriores, está inicialmente descarregada. Coloca-se C em contato com A. Em seguida, esse contato é desfeito e a esfera C é colocada em contato com B. Supondo-se que não haja troca de cargas elétricas com o meio exterior, a carga final de C é de:

a) 8 µCb) 6 µC. c) 4 µC. d) 3 µC. e) nula.

3) (UFSC) eda. A ca s esferas, na elétrica da gura abaixo fera A é posiva. As carg elétricas bastão isolante B e da esfera C são, respectivamente: (Dê o valor da soma da(s) alternativa(s) correta(s) como resposta.)

01. positiva e positiva. 2. positiva e negativa. 0 04. positiva e neutra. 08. neutra e positiva. . 16. negativa e positiva 32. negativa e negativa. 64. neutra e negativa.

4) (UFPA) Um corpo que inicialmente estav

A, eletricamente positivo, eletriza um corpo a eletricamente neutro, por indução

B eletrostática. Nessas condições, pode-se afirmar que o corpo B ficou eletricamente: a) positivo, pois prótons da Terra são absorvidos pelo corpo. b) positivo, pois elétrons do corpo foram para a Terra. c) negativo, pois prótons do corpo foram para a Terra. corpo.d) negativo, pois elétrons da Terra são absorvidos pelo e) negativo, pois prótons da Terra são absorvidos pelo c

Física C Inclusão para a Vida cas, A e B, do a lante,

5)(UFCE) A figura ao lado mostra as esferas metáli montadas em suportes isolantes. Elas estão em contato, de mo formarem um único condutor descarregado. Um bastão iso carregado com carga negativa, -q, é trazido para perto da esfera A, sem tocá-la. Em seguida, com o bastão na mesma posição, as duas esferas são separadas. Sobre a carga final em cada uma das esferas podemos afirmar:

a) a carga final em cada uma das esferas é nula. b) a carga final em cada uma das esferas é negativa. c) a carga final em cada uma das esferas é positiva na esfera B. fera B.

rmar ue: a entre

ódulo da força é independente do meio em que as cargas se ta, em módulo, quanto aumenta a distância entre as módulo, mantém-se invariável se as duas cargas ulo da força quadruplicada se ambas as cargas forem

2. A. Lei de Coulomb afirma que a força de atração eletrostática cia de separação entre cargas;

e troscópio de folhas de ouro é um dispositivo destinado a uer eletroscópio, inclusive o de folhas de ouro, é um ntro. fera A, toca-se

. d) a carga final é positiva na esfera A e negativa e) a carga final é negativa na esfera A e positiva na es

6) (ACAFE) Com relação à força de natureza eletrostática, existente entre duas cargas elétricas puntiformes, podemos afi q a) o módulo da força é inversamente proporcional à distânci as cargas; b) o m encontram; c) a força aumen cargas; d) a força, em aumentarem de valor na mesma proporção. e) o mód duplicadas, mantendo-se invariável a distância entre as cargas.

7) (UFSC) Obtenha a soma dos valores numéricos, associados às opções CORRETAS:

01. Dois corpos eletrizados com cargas de mesmo módulo mesmo sinal se atraem; 0 entre duas cargas de mesmo sinal é diretamente proporcional ao inverso da distân 04. Um corpo inicialmente neutro, fica eletrizado com carga positiva quando, por algum processo, são removidos elétrons do mesmo. 08. Um corpo, inicialmente neutro, fica eletrizado com carga negativa quando, por algum processo, são adicionados elétrons ao mesmo; 16. Um corpo está eletrizado positivamente quando tem falta d elétrons. 32. O ele indicar a presença de cargas elétricas em corpos eletrizados; 64. Qualq dispositivo destinado a armazenar cargas elétricas e neutralizá-las, por atrito, nas experiências de eletrostática. 8) (FESP) Três esferas condutoras A, B e C têm mesmo diâme A esfera A está inicialmente neutra, e as outras duas carregadas

com qB = 6 mC qC = 7 mC. Com a es primeiramente B e depois C. As cargas elétricas de A, B e C, depois dos contatos, são respectivamente: a) zero, zero, e 13mC. b) 7 mC, 3 mC e 5mC. c) 5mC, 3mC e 5mC. d) 6 mC, 7mC e zero. e) todas iguais a 4,3Mc

AULA 02

Campo Elétrico e Potencial Elétrico

O conceito de Campo elétrico Suponhamos que, ao ser colocada em um ponto P, uma carga puntiforme q sofra a ação de uma força elétrica . Dizemos então que no ponto P existe um campo elétrico , definido por:

q FE=

Observando essa equação vemos que: 1º) se q > 0, e terão o mesmo sentido. 2º) se q < 0, e terão sentidos opostos.

Campo de uma carga puntiforme

Se a carga Q for positiva o campo será representado por linhas afastando-se da carga; se Q for negativa a linhas estarão aproximando-se da carga.

Módulo de Campo Elétrico 21d

Q kE=

Vimos como calcular o campo elétrico produzido por uma carga puntiforme. Se tivermos mais de uma carga, o campo elétrico em um ponto P é calculado fazendo a soma vetorial dos campos produzidos por cada carga.

Linhas de força

Essas linhas são desenhadas de tal modo que, em cada ponto, o campo elétrico é tangente à linha.

OBS: Onde as linhas estão mais próximas o campo é mais intenso e onde elas estão mais afastadas o campo é mais "fraco".

Campo elétrico uniforme

Trabalho sobre uma carga pBpAABEEW−=

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 A B 32 D D E 60 C

Inclusão para a Vida Física C

É possível demonstrar que o trabalho da força elétrica atuante em uma carga q é dada por:

BoA

AB d qQKd

−=onde k é a constante da lei de

qQKW Coulomb e dA e dB são as distâncias dos pontos A e B à carga Q.

Potencial elétrico(V)

O potencial elétrico é a razão entre a energia potencial elétrica e a carga elétrica no determinado ponto do campo elétrico.

Logo:

q EVpAA=. A diferença de potencial BAABVVV−=,

então é: q WVABAB=

Isso nos demonstra que o potencial de um ponto em um campo elétrico pode ser definido como sendo:

d QKVoP.=

OBS: O potencial de uma carga positiva tem o sinal positivo e o potencial de uma carga negativa tem o sinal negativo.

Algumas propriedades do potencial elétrico

1. O potencial diminui ao longo de uma linha de força

2. Uma carga positiva, abandonada numa região onde há campo elétrico, desloca-se espontaneamente para pontos de potenciais decrescentes e uma carga negativa, abandonada numa região onde há campo elétrico, desloca-se espontaneamente para pontos de potenciais crescentes.

Superfícies Equipotenciais

Todos os pontos dessa superfície têm o mesmo potencial e por isso ela é chamada de superfície equipotencial.

O potencial em um campo uniforme é dado:VAB = E.d

Exercícios de Sala #

1) (UFSCar-SP) Para que o campo elétrico resultante em P seja o indicado na figura, é necessário que as cargas elétricas estejam distribuídas da seguinte maneira:

a) q1. e q2 positivas e q3 negativa. b) q1 positiva, q2 e q3 negativas. c) q1 e q2 negativas e q3 positiva. d) q1. e q3 positivas e q2 negativa.

e) q2 e q3 positivas e q1 negativa

2) (UFSC) Obtenha a soma dos valores numéricos associados às opções CORRETAS: 01. A lei que rege os fenômenos de atração e repulsão de cargas elétricas é denominada Lei de Coulomb.

02. Na natureza, normalmente os corpos se encontram em equilíbrio eletrostático, pois os átomos se compõem de número idênticos de cargas positivas e negativas. 04. O trabalho realizado sobre uma carga elétrica, para movimentála em equilíbrio, sobre uma superfície eqüipotencial, é diferente; de zero. 08. A diferença de potencial entre dois pontos de uma mesma superfície eqüipotencial é nula. 16. Nos materiais condutores de eletricidade, os portadores de carga apresentam grande facilidade de movimento no interior do material. Nos isolantes, é difícil a movimentação dos portadores de carga.

1) (UFPI) Uma carga de prova q, colocada num ponto de um campo elétrico E = 2 · 103 N/C, sofre a ação de uma força F = 18 · 10-5 N. O valor dessa carga, em coulombs, é de:

a) 9 · 10-8 b) 20 · 10-8 c) 36 · 10-8 d) 9 · 10-2 e) 36 · 10-2

2) (UFPA) Com relação às linhas de força de um campo elétrico, pode-se afirmar que são linhas imaginárias: a) tais que a tangente a elas em qualquer ponto tem a mesma direção do campo elétrico. b) tais que a perpendicular a elas em qualquer ponto tem a mesma direção do campo elétrico. c) que circulam na direção do campo elétrico. d) que nunca coincidem com a direção do campo elétrico. e) que sempre coincidem com a direção do campo elétrico.

4) (VUNESP) Na figura, o ponto P está eqüidistante das cargas fixas + Q e - Q. Qual dos vetores indica a direção e o sentido do campo elétrico em P, devido a essas cargas?

a)b) c)
d)e)

4) Um campo elétrico uniforme de módulo CNxE/10203= é mostrado abaixo. Sabendo que o potencial em A e B são respectivamente, 50V e 30V, podemos afirmar que:

a) O trabalho da força elétrica para levar uma carga q de A para B é maior na trajetória 2 do que na trajetória 1; b) A distancia entre A e B vale 20x10-3 m; c) A força elétrica ao transportar uma carga q =6μc de A para B realiza um trabalho de 1,2x10-4J; d) O trabalho da força elétrica para uma carga q de A para B é maior pela trajetória 1, pois ela é menor; e) Não é possível calcular a distancia entre A e B.

5) (UNICAP) Assinale as proposições verdadeiras e faça o somatório. 01) Um corpo neutro não pode ser carregado por contato ou indução. 02) A força de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas varia diretamente com a quantidade de carga e inversamente com o quadrado da distância que as separa. 04) Potencial e tensão são termos equivalentes. O potencial tem a dimensão de trabalho por unidade de carga e é medido em watt.

Física C Inclusão para a Vida

08) O potencial, em qualquer ponto de um campo elétrico, é definido como o trabalho efetuado para deslocar uma unidade de carga positiva de um ponto fixo de referência até esse ponto.

16) Em torno de qualquer sistema de cargas elétricas, há um campo elétrico.

6)(UFSC-2005)Para entender como funciona a eletroforese do DNA, um estudante de Biologia colocou íons de diferentes massas e cargas em um gel que está dentro de uma cuba na qual há eletrodos em duas das extremidades opostas. Os eletrodos podem ser considerados como grandes placas paralelas separadas por 0,2 m. Após posicionar os íons, o estudante aplicou entre as placas uma diferença de potencial de 50J/C que foi posteriormente desligada. O meio onde os íons se encontram é viscoso e a força resistiva precisa ser considerada. Os íons deslocam-se no sentido da placa negativamente carregada para a placa positivamente carregada e íons maiores tendem a deslocar-se menos. (Desconsidere o efeito do gel no campo elétrico).

As figuras mostram esquemas do experimento e do resultado. Observe-as e assinale a(s) pro-posição(ões) CORRETA(S).

01. Enquanto a diferença de potencial estiver aplicada, a força elétrica que atua em um íon será constante, independentemente de sua posição entre as placas. 02. Pelo sentido do movimento dos íons, podemos afirmar que eles têm carga negativa. 04. Quanto maior for a carga do íon, mais intensa vai ser a força elétrica que atua sobre ele. 08. Os íons maiores têm mais dificuldade de se locomover pelo gel. Por este motivo podemos separar os íons maiores dos menores. 16. Um íon, com carga de módulo 8,0 x 10-19 C, que se deslocou 0,1 m do início ao fim do experimento, dissipou 2 x 10-17J no meio viscoso.

AULA 03

Eletrodinâmica

Corrente Elétrica

Quando temos um movimento ordenado de partículas com carga elétrica, dizemos que temos uma corrente elétrica.

Sentido da corrente

Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica corresponde ao sentido do movimento de elétrons, pois são eles que se deslocam. ou seja,a corrente é do potencial menor (pólo negativo) para o potencial maior (polo positivo). Este é o sentido real da corrente.

No estudo da corrente elétrica, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é do deslocamento das cargas positivas, ou seja, do potencial maior para o menor.

Intensidade de Corrente A intensidade média da corrente (im) nesse intervalo de tempo é definida por: t QiΔΔ=

No Sistema Internacional a unidade de intensidade de corrente é o ampère cujo símbolo é A.

Gráfico i x t

Na Fig. temos o gráfico de i em função do tempo t para o caso em que i é constante. Nesse caso, a área da região sombreada nos dá o módulo da carga que passa pela seção reta do fio no intervalo de tempo Δt.

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