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A carga elétrica 17 Exercícios de reforço 9. Num experimento em que foram usadas quatro partículas: A, B, C e D, todas eletrizadas, verifi- cou-se que: • a força elétrica entre A e B era de repulsão; • a força elétrica entre C e D era de repulsão; • a força elétrica entre A e C era de atração. A respeito do sinal das cargas elétricas dessas quatro partículas, podemos afirmar que: a) todas elas têm o mesmo sinal; b) todas elas são negativas; c) A e B têm o mesmo sinal, C e D têm o mesmo sinal, B e D têm sinais contrários; d) C tem carga elétrica positiva e A tem carga elétrica negativa; e) A e B têm cargas elétricas positivas e C e D têm cargas elétricas negativas. 10. Segundo a teoria atômica atual, o átomo possui número de prótons igual ao número de elétrons. No entanto, átomos de elementos distintos têm números atômicos diferentes. Os elementos quí- micos X e Y têm respectivamente número atômico n e m. Se uma molécula for constituída por um átomo do elemento X e outro do Y, então: a) a molécula terá (m + n) elétrons e (m + n) prótons e sua carga elétrica será nula. b) a molécula terá (m – n) elétrons e (m – n) prótons e sua carga elétrica será nula. c) os átomos X e Y têm carga elétrica nula, mas a molécula formada necessariamente terá carga elétrica positiva. d) a molécula terá (m + n) elétrons e (m + n) prótons e sua carga elétrica será igual a (m + n) ∙ e, sendo, portanto, diferente de zero. e) a molécula terá (m – n) elétrons e (m + n) prótons e sua carga elétrica será igual a 2m ∙ e, sendo, portanto, positiva. 11. Na figura se representa o átomo de hidrogênio com apenas um elétron girando em torno do núcleo. Segundo o modelo de Bohr, a órbita deste elétron é circular. Seu núcleo não possui nêutron. e – Z A p t Analise as afirmativas e verifique se são corretas ou incorretas. I. O núcleo é constituído apenas por um próton. II. A carga elétrica total do átomo de hidrogênio é nula. III. Entre o núcleo e o elétron há uma força elé- trica de atração que mantém o elétron em órbita. São corretas apenas as afirmativas: a) I e II b) I, II e III c) II e III d) II e) III Resolução: A carga elétrica do corpo é Q = −64 mC = = −64 ∙ 10–3 C e pode ser escrita na forma Q = −n ∙ e. Sendo e = 1,6 ∙ 10−19 C, temos: −64 ∙ 10−3 = n ∙ (−1,6 ∙ 10−19) n = 64 · 10–3 1,6 · 10–19 n = 40 ∙ 1016 ⇒ n = 4,0 ∙ 1017 elétrons 7. Determine o número de elétrons que devem ser retirados de um corpo neutro para que adquira uma carga elétrica Q = 1,28 · 10−6 C. É dada a carga elementar e = 1,6 ∙ 10−19 C. 8. Um condutor metálico neutro recebe 2 · 1016 elé- trons. Sendo a carga elementar e = 1,6 ∙ 10−19 C, determine a carga elétrica total adquirida pelo condutor. Capítulo 118 Exercícios de Aprofundamento 12. (U. E. Maringá-PR) No diagrama abaixo, duas esferas carregadas positivamente, A e B, de mas- sas MA e MB, estão alinhadas de tal maneira que a distância entre os dois centros de massa é d. B d A Assinale a alternativa cujo diagrama melhor representa a direção e o sentido da força gravi- tacional FG e da força elétrica FE sobre a esfera A, devido à massa e à carga elétrica de B. a) F G F E A b) A F E F G c) AF E F G d) F E F G A 13. Medidas elétricas indicam que a superfície da Terra tem uma carga elétrica total de –6,4 · 105 C. Em uma tempestade, um raio hipotético despejou uma quantidade de 1,0 · 1024 cargas elementa- res positivas. Que fração da carga elétrica total da Terra restou após essa descarga positiva? É dada a carga elementar e = 1,6 · 10–19 C. a) 5 4 b) 3 4 c) 2 5 d) 1 2 e) 1 4 14. Num experimento realizado num laboratório de Física, um cientista calculou a carga elétrica em diversas gotículas de óleo e descobriu os valores indicados na tabela. Gotícula 1 3,2 · 10−18 C Gotícula 2 6,4 · 10−19 C Gotícula 3 3,2 · 10−19 C Gotícula 4 8,0 · 10−18 C Gotícula 5 1,6 · 10−17 C Sabemos que a carga elétrica pode ser quantiza- da; portanto, podemos escrever o valor de carga elétrica no formato: Q = N ∙ q, sendo N um número inteiro e q um divisor comum de todas as cargas elétricas da amostra. Para a amostra dada: (É dada a carga elementar e = 1,6 · 10−19 C.) a) encontre um valor para q e, a seguir, compa- re-o com o valor de e, a carga elétrica elemen- tar. Justifique sua resposta; b) escreva cada uma das quantidades em função da carga elementar e, ou seja, na forma quan- tizada: Q = n · e. Capítulo 118 IL U St r A ç õ ES : ZA pt CaPÍTULO 2A corrente elétrica A corrente elétrica 19 1. Corrente elétrica 2. Intensidade da corrente elétrica 3. Tensão elétrica 1. Corrente elétrica Quando acendemos uma lâmpada ou ligamos um chuveiro, estamos usando uma corrente elétrica. A energia elétrica que chega até nossas residências vem atra- vés de uma corrente elétrica que percorre os fi os. Em geral, esses fi os são de cobre ou de alumínio, por razões que estudaremos neste curso. A corrente elétrica é um movimento ordenado de partículas portadoras de carga elétrica. No caso dos fi os metálicos, essas partículas são os elétrons. Numa solução de água e sal é possível estabelecer uma corrente elétrica, e os portadores de cargas serão cátions e ânions. Condutores e isolantes Os materiais podem ser classifi cados de acordo com a facilidade com que permi- tem o movimento da carga elétrica em seu interior. Os materiais através dos quais pode fl uir uma corrente elétrica com facilidade são denominados condutores; por exemplo: o cobre, o alumínio, o ouro, a platina, o mercúrio, a salmoura, o corpo humano, etc. Quando um meio não permite o movimento da carga elétrica com facilidade, ele é denominado isolante; por exemplo: a borracha, o plástico, a madeira, o ar, a porcelana, o vidro, etc. Por que os metais são bons condutores de eletricidade? A expli- cação é a seguinte: nos metais há geralmente uma grande quan- tidade de elétrons livres (elétrons da última camada orbital). Por exemplo, no cobre, em 1 cm³ a ordem de grandeza da quantidade de elétrons livres é 1022. São eles que vão formar a corrente elétrica no fi o. Ordenando o movimento de elétrons livres Normalmente, o movimento de elétrons livres no interior de um condutor metálico é caótico e sem nenhuma orientação (fi g. 1). Podemos ordenar esse movimento usando um gerador elétrico nos terminais do condutor (fi g. 2). vamos supor que o nosso condutor seja um fi o de cobre e que o gerador seja uma pilha comum de lanterna. Ela possui dois polos de cargas elétricas: um positivo e um negativo. No polo negativo há uma concentração de cargas elétricas negativas, e no polo positivo, uma concentração de cargas elétricas positivas. Figura 1. Elétrons livres em movimento caótico. Figura 2. Representação simbólica de um condutor ligado aos terminais de uma pilha, mostrando o movi- mento ordenado dos elétrons. Il u St r A ç õ ES : ZA Pt – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – +‒ 1,5 V – – – – – – – – – – – – 2