1 Carga Elétrica

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1. Carga Elétrica
Professor
RUBENS SILVA
Atividades de Fixação de conhecimento
Betim - MG
2022
CV LATTES
Rubens Silva; http://lattes.cnpq.br/4739638243276581
Web-site: https://sites.google.com/view/maisfisica
http://lattes.cnpq.br/4739638243276581
https://sites.google.com/view/maisfisica
Campo e Potencial Elétrico - Carga elétrica ( Alvarenga pág.11 )
Teoria
De olho no conceito ( Fukui 50 )
Para determinar o vetor resultante de dois vetores cujas direções formam um
ângulo a entre si, usamos a regra do paralelogramo e calculamos sua intensidade
por meio da seguinte expressão:
Mídias
Livros
1. Serway, Raymond A.; Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 3,
eletricidade e Magnetismo; São Paulo, Cengage Learning, 2011. ( ARVORE
LIVROS )
ATIVIDADES
1. ( Alvarenga 14_01 ) Duas folhas de um mesmo tipo de papel são atritadas
entre si. Elas ficarão eletrizadas? E se atritarmos duas barras feitas de um
mesmo tipo de plástico? Explique.
https://soundcloud.com/rubens-silva-868839061/2022-02-04-eletrizacao?si=bdded6bd2520406ba1daba6727c44a04&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing
2. ( Alvarenga 14_02 ) Considerando a figura, responda:
a) O pedaço de lã ficou eletrizado?
b) Qual é o sinal da carga no pedaço de lã?
c) Qual dos dois objetos recebeu elétrons?
d) Qual dos dois objetos ficou com excesso de prótons?
3. ( Alvarenga 14_03 ) No processo de eletrização em que uma barra de vidro é
atritada com seda, o número de elétrons em excesso na seda (módulo da
carga na seda) é maior, menor ou igual ao número de prótons em excesso
no vidro (quantidade de carga no vidro)?
4. ( Alvarenga 14_04 ) Um pedaço de algodão é atritado com uma folha de
papel.
a) Qual é o sinal da carga elétrica que cada um adquire?
b) Qual deles perdeu elétrons?
5. ( Alvarenga 19_09 )
Uma barra eletrizada negativamente é colocada próxima de um dielétrico AB (não
eletrizado), como mostra a figura abaixo.
https://soundcloud.com/rubens-silva-868839061/2022-02-08-laeborracha?si=40321f5855e441cb9c55f04bf2ce6ea1&utm_source=clipboard&utm_medium=text&utm_campaign=social_sharing
a) Haverá movimento de elétrons livres no objeto AB?
b) Descreva o que se passa com as moléculas desse dielétrico (faça um desenho ).
c) Então, qual é o sinal da carga elétrica que aparece na extremidade A do
isolante? E em B?
d) Como se denomina esse fenômeno que ocorre no dielétrico AB?
6. ( Alvarenga 269_01 )
a) Pesquise onde e quando foram feitas as primeiras referências e observações de
fenômenos elétricos. Descreva os fenômenos observados naquela época.
b) Qual foi a principal contribuição de Gilbert para o estudo desses fenômenos?
c) De onde se originaram os termos eletrizar, eletricidade, etc.?
7. ( Alvarenga 269_05 )
a) Por que não é aconselhável usar o vidro como suporte isolante, apesar de ele
ser um dielétrico?
b) Por que, em dias úmidos, um objeto eletrizado perde sua carga com relativa
rapidez?
8. ( Alvarenga 269_06 )
a) Descreva, com suas palavras, o processo de indução eletrostática.
b) Faça o mesmo para o processo de polarização de um dielétrico.
9. ( Alvarenga 302_01 ) (Acafe-SC)
Utilizado nos laboratórios didáticos de Física, os eletroscópios são aparelhos
geralmente usados para detectar se um corpo possui carga elétrica ou não.
Considerando o eletroscópio da figura anterior, carregado positivamente, assinale a
alternativa correta que completa a lacuna da frase a seguir.
Tocando-se o dedo na esfera, verifica-se que as lâminas se fecham, porque
o eletroscópio _______.
a) perde elétrons.
b) ganha elétrons.
c) ganha prótons.
d) perde elétrons.
e) permanece carregado.
10.( Alvarenga 302_02 ) (UFJF-MG) Em uma experiência realizada em sala de
aula, o professor de Física usou três esferas metálicas, idênticas e
numeradas de 1 a 3, suspensas por fios isolantes em três arranjos
diferentes, como mostra a figura abaixo:
Inicialmente, o professor eletrizou a esfera 3 com carga negativa. Na
sequência, o professor aproximou a esfera 1 da esfera 3 e elas se repeliram. Em
seguida, ele aproximou a esfera 2 da esfera 1 e elas se atraíram. Por fim,
aproximou a esfera 2 da esfera 3 e elas se atraíram. Na tentativa de explicar o
fenômeno, 6 alunos fizeram os seguintes comentários:
João: A esfera 1 pode estar eletrizada negativamente, e a esfera 2,
positivamente.
Maria: A esfera 1 pode estar eletrizada positivamente e a esfera 2
negativamente.
Letícia: A esfera 1 pode estar eletrizada negativamente, e a esfera 2
neutra.
Joaquim: A esfera 1 pode estar neutra e a esfera 2 eletrizada
positivamente.
Marcos: As esferas 1 e 2 podem estar neutras.
Marta: As esferas 1 e 2 podem estar eletrizadas positivamente.
Assinale a alternativa que apresenta os alunos que fizeram comentários
corretos com relação aos fenômenos observados:
a) somente João e Maria.
b) somente João e Letícia.
c) somente Joaquim e Marta.
d) somente João, Letícia e Marcos.
e) somente Letícia e Maria.
11.( Alvarenga 302_03 )( UPF-RS ) Durante uma experiência didática sobre
eletrostática, um professor de Física eletriza uma esfera metálica oca
suspensa por um fio isolante. Na sequência, faz as seguintes afirmações:
I - A carga elétrica transferida para a esfera se distribui na superfície
externa desta.
II - O campo elétrico no interior da esfera é nulo.
III - O campo elétrico na parte exterior da esfera tem direção perpendicular
a superfície desta.
IV - A superfície da esfera, na situação descrita apresenta o mesmo
potencial elétrico em todos os pontos.
V - A carga elétrica acumulada na esfera é positiva, pois lhe foram
transferidas cargas positivas.
Está correto o que se afirma em
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I, II e III, apenas.
d) I, II, III e IV apenas.
e) I, II, III, IV e V.
12. ( Alvarenga 303_07 ) (FGV-SP) Deseja-se eletrizar um objeto metálico,
inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma
quantidade de carga negativa de 3,2 μC. Sabendo-se que a carga elementar
vale , para se conseguir a eletrização desejada será preciso1, 6 . 10−19 𝐶
a) retirar do objeto 20 trilhões de prótons.
b) retirar do objeto 20 trilhões de elétrons.
c) acrescentar ao objeto 20 trilhões de elétrons.
d) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de elétrons.
e) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de prótons.
13.( Alvarenga 303_06 )
(Mack-SP) Uma esfera metálica A eletrizada com carga elétrica igual a –20,0 μC é
colocada em contato com outra esfera idêntica B eletricamente neutra. Em
seguida, encosta-se a esfera B em outra C, também idêntica eletrizada com carga
elétrica igual a 50,0 μC. Após esse procedimento, as esferas B e C são separadas.
A carga elétrica armazenada na esfera B, no final desse processo, é igual a
a) 20,0 μC
b) 30,0 μC
c) 40,0 μC
d) 50,0 μC
e) 60,0 μC
14.( Fukui 49 ) ROTEIRO
Na dissociação do fluoreto de cálcio (CaF2), o átomo de cálcio perde dois elétrons
(Ca
2+
). Qual é a carga desse cátion, em coulomb?
15.( Fukui 52 ) Duas cargas, q1 = 1 μC e q2 = 2 μC, são dispostas como mostra a
figura. Depois, a carga q2 é deslocada até a posição final indicada na mesma
figura. A distância d1 é 4 cm, e a distância d2 é 8 cm. Considere: k = 9.10
9
N.m
2
/C
2
.
Calcule:
a) a energia potencial do sistema quando q2 está na posição inicial;
b) a energia potencial do sistema quando q2 está na posição final;
c) o trabalho realizado pela força externa para deslocar a carga q2 da posição
inicial à posição final.
16.( Hewitt 404_01 ) – Que termo é usado para “eletricidade em repouso”?
17.( Hewitt 409 )
1- Sob a complexidade dos fenômenos elétricos, está a lei fundamental da
qual praticamente todos os outros efeitos têm origem. Qual é essa lei
fundamental?
2- Como a carga de um elétron difere da de um próton?
18.( Fukui 48_02 ) Experimente passar um pente plástico algumas vezes no
cabelo e tente atrair pequenos pedaços de papel com ele.
Por que os pedaços de papel são atraídos pelo pente?
19.( Santos 28_01) Os fenômenos elétricos fazem parte de nosso cotidiano.
Considerando o que você aprendeu a respeito do assunto, analise as
afirmativas a seguir corrigindo as falsas, em seu caderno.
a ) Os átomos são compostos de partículas que possuem cargas elétricas
positivas e negativas.
b ) Um corpo que possui cargas elétricas estará eletricamente carregado.
c ) Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de sinais opostos.
d ) Um corpo eletricamente carregado com cargas positivas, ao tocar em um
corpo neutro, doa-lhe prótons.
e ) Um corpo neutro também pode ser atraído por corpos eletricamente
carregados.
20.( SEEMG 2020 67_03 ) Dispõe-se de três esferas metálicas idênticas e
isoladas umas das outras. Duas delas (A e B) estão eletrizadas com cargas
iguais a 10 C e a terceira (C) está neutra. Coloca-se em contato C com A e, a
seguir, C com B. Determine a carga final de cada esfera.
21.( SEEMG 103_01 ) – (UECE-CE) A matéria, em seu estado normal, não
manifesta propriedades elétricas. No atual estágio de conhecimentos da
estrutura atômica, isso nos permite concluir que a matéria:
a) é constituída somente de nêutrons.
b) possui maior número de nêutrons que de prótons.
c) possui quantidades iguais de prótons e elétrons.
d) é constituída somente de prótons.
22.( SEEMG 103_02 ) (UFMG-MG) Um isolante elétrico:
a) não pode ser carregado eletricamente.
b) não contém elétrons.
c) tem de estar em estado sólido.
d) tem, necessariamente, resistência elétrica pequena.
e) não pode ser metálico.
23.( SEEMG 103_03 ) (ESAN-RN) As palavras que completam corretamente as
lacunas do texto abaixo são, respectivamente:
Se a um corpo eletricamente neutro acrescentarmos partículas negativas,
desaparece o equilíbrio de cargas. O efeito total das partículas negativas
supera o das positivas e podemos dizer que o corpo está carregado
negativamente. Podemos também carregar positivamente um objeto
________________ partículas ____________e deixando, portanto, um
excesso de cargas ____________.
a) acrescentando; negativas; positivas.
b) retirando; negativas; positivas.
c) retirando; positivas; negativas.
d) acrescentando; positivas; negativas.
e) retirando; positivas; positivas.
24.( SEEMG 107_02 ) (UNIUBE-MG) Uma aluna de cabelos compridos, num dia
bastante seco, percebe que depois de penteá-los, o pente utilizado atrai
pedaços de papel. Isto ocorre porque
a) O pente se eletrizou por atrito.
b) Os pedaços de papel estavam eletrizados.
c) O papel é um bom condutor elétrico.
d) Há atração gravitacional entre o pente e os pedaços de papel.
e) O pente é um bom condutor elétrico.
25.( SEEMG 107_01 ) (UFB) Quando você liga um televisor, o material que
reveste a tela internamente perde uma grande quantidade de elétrons e se
torna eletricamente carregado. Você pode verificar a presença dessa carga
aproximando o braço da tela e notando como os pelos ficam “em pé”.
Qual é o sinal da carga adquirida pela tela?
26.( SEEMG 104_04 ) (UFPEL-RS)
A ÁGUA NA ATMOSFERA” O calor proveniente do Sol por irradiação
atinge o nosso Planeta e evapora a água que sobe, por ser ela, ao nível do
mar, menos densa que o ar. Ao encontrar regiões mais frias na atmosfera, o
vapor se condensa sobre as partículas dispersas no ar (poeira, fumaça etc),
formando pequenas gotículas de água que compõem, então, as nuvens,
podendo, em parte, solidificar-se em diferentes tamanhos.
Os ventos fortes facilitam o transporte do ar próximo ao chão — a
temperatura, em dias de verão, chega a quase 40 °C — para o topo das
nuvens, quando a temperatura alcança 70°C. Há um consenso entre
pesquisadores de que, devido à colisão entre partículas de gelo, água e
granizo, ocorre a eletrização da nuvem, sendo possível observar a formação
de dois centros: um de cargas positivas e outro de cargas negativas.
Quando a concentração de cargas nesses centros cresce muito,
acontecem, então, descargas entre regiões com cargas elétricas opostas.
Essas descargas elétricas – raios – podem durar até 2s, e sua voltagem
encontra-se entre 100 milhões e 1 bilhão de volts, sendo a corrente da
ordem de 30 mil ampères, podendo chegar a 300 mil ampères e a 30.000 °C
de temperatura.
A luz produzida pelo raio chega quase instantaneamente, enquanto
que o som, considerada sua velocidade de 300 m/s, chega num tempo 1
milhão de vezes maior. Esse trovão, no entanto, dificilmente será ouvido, se
acontecer a uma distância superior a 35 km, já que tende seguir em direção
à camada de ar com menor temperatura.
Física na Escola, vol. 2, n° 1, 2001 [adapt.].
A eletrização que ocorre nas gotículas existentes nas nuvens, pode
ser observada em inúmeras situações diárias, como quando, em tempo seco,
os cabelos são atraídos para o pente, ou quando ouvimos pequenos estalos,
por ocasião da retirada, do corpo, de uma peça de lã. Nesse contexto,
considere um bastão de vidro e quatro esferas condutoras, eletricamente
neutras, A, B, C e D.
O bastão de vidro é atritado, em um ambiente seco, com uma
flanela, ficando carregado positivamente. Após esse processo, ele é posto
em contato com a esfera A. Esta esfera é, então, aproximada das esferas B
e C (que estão alinhadas com ela, mantendo contato entre si), porém não as
toca. A seguir, as esferas B e C, que estavam inicialmente em contato entre
si, são separadas e a B é aproximada da D — que está ligada à terra por um
fio condutor, sem tocá-la. Após alguns segundos, esse fio é cortado. A partir
da situação acima, é correto afirmar que o sinal da carga das esferas A, B,
C e D é, respectivamente:
a) +,+,+,-
b) -,-,+,+
c) +,+,-,-,
d) -, +,-,+
e) +,-,+,+
LABORATÓRIO
1. INTERAGINDO COM O CAMPO ELÉTRICO ( Fukui 54 )
Material
PARTE A
• uma embalagem longa vida de 1 L
• um prego ( Atenção: Tenham cuidado ao manusear o prego.)
• um canudo plástico de refresco
• um balão de festa
• água
PARTE B
- base de madeira
• massa de modelar
• um canudo plástico de refresco (dobrável)
• disco de papel-alumínio
• um balão de festa
• uma lata metálica
Como fazer
PARTE A: Controlando a direção de um filete de água
1. Forme um grupo com os colegas. Abram completamente a parte de cima da
caixa longa vida e encham-na com água. Utilizando o prego, façam um furo na
parte mais baixa da caixa e introduzam nele um pedaço do canudo de refresco, de
modo que direcione o fluxo da água (imagem A).
2. Encham um balão de festa com ar e tornem a encher com água a embalagem
longa vida, impedindo com o dedo que a água escoe pelo canudo. Enquanto isso,
peçam a um colega que eletrize o balão cheio, atritando-o nos cabelos.
3. Coloquem a embalagem longa vida sobre uma mesa e deixem a água escoar. Em
seguida, aproximem o balão eletrizado do filete de água, movendo-o em torno do
filete, e observem o que acontece. Procurem elaborar, com o grupo, uma
explicação para o fenômeno observado usando os conceitos de carga elétrica e de
campo elétrico.
PARTE B: Blindagem eletrostática
4. Com a base de madeira, o canudo, a massa de modelar, a linha e o disco de
papel-alumínio, montem um pêndulo eletrostático conforme a imagem B.
5. Atritem o balão cheio de ar nos cabelos para eletrizá-lo. Em seguida,
aproximem-no lentamente do disco de papel-alumínio, sem deixar que se toquem.
Caso haja contato entre eles, neutralizem o disco de papel-alumínio tocando-o
com os dedos.
6. Em seguida, coloquem o pêndulo eletrostático dentro da lata metálica (imagem
C) e aproximem o balão da lata. Observem atentamente o que ocorre.
Para concluir
1. Descreva em detalhe o que foi observado na parte A desse experimento. Qual é
a explicação para o fenômeno observado?
2. O que há em comum, fisicamente, entre a experiência da segunda parte e a da
primeira parte? O que há de diferente entre elas?
3. Em relação à parte B, procure explicar o que acontece com o pêndulo
eletrostático em termos de cargas e campos elétricos.
Referências:
1. Diálogo : ciências da natureza e suas tecnologias : Energia e Sociedade,
uma reflexãonecessária; Editora Moderna ; Kelly Cristina dos Santos. -1.
ed. -- São Paulo : Moderna, 2020.
2. Fukui, Ana Ser protagonista : ciências da natureza e suas tecnologias :
energia e transformações : Madson Molina, Venerando Santiago de Oliveira
(Venê) ; SM Educação ; André Zamboni, Lia Monguilhott Bezerra. — 1. ed. —
São Paulo : Edições SM, 2020.
3. GABARITO: Disponível em -
https://docs.google.com/document/d/1zBe-dTk3E4vSxvL-3pTPVno2LRZBVKI
fRh5mISjgYys/edit?usp=sharing
4. Site:
https://sites.google.com/view/maisfisica/ano-3/1-carga-el%C3%A9trica?aut
huser=0
https://docs.google.com/document/d/1zBe-dTk3E4vSxvL-3pTPVno2LRZBVKIfRh5mISjgYys/edit?usp=sharing
https://docs.google.com/document/d/1zBe-dTk3E4vSxvL-3pTPVno2LRZBVKIfRh5mISjgYys/edit?usp=sharing
https://sites.google.com/view/maisfisica/ano-3/1-carga-el%C3%A9trica?authuser=0
https://sites.google.com/view/maisfisica/ano-3/1-carga-el%C3%A9trica?authuser=0