Elétrica introdução - ensino médio

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Eletricidade
Estrutura da matéria
Prótons se repelem
Elétrons se repelem
Prótons e elétrons se atraem
Força que mantém o elétron em órbita: força elétrica
Quantização elétrica
Próton e elétron possuem a mesma quantidade de eletricidade
Carga elementar = e
Quantidade de carga elétrica:
Carga elétrica elementar:
Questão 1
Dispomos de três corpos carregados com cargas elétricas: A, B e C. Sabemos que no corpo A a carga elétrica é positiva. Experimentos sucessivos nos levaram a observar que: A repele B; B atrai C.
a) Qual é o sinal da carga elétrica de B?
b) Qual é o sinal da carga elétrica de C?
c) Se A e C forem colocados próximos um do outro, a força elétrica será de atração ou de repulsão?
Prefixos das unidades
	T	G	M	k	Unidade	m	µ	n	p
	10^12	10^9	10^6	10^3	1	10^-3	10^-6	10^-9	10^-12
Questão 2
Sendo a carga elementar e = 1,6 ∙ 10−19 C, determine o número de elétrons recebidos por um corpo carregado com a carga Q = −64 mC.
Questão 3
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. Analise as afirmativas:
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 elétrica de atração que mantém o elétron em órbita.
Eletrostática
Princípio da atração e repulsão: cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se e cargas elétricas de sinais contrários atraem-se.
Princípio da conservação das cargas elétricas: num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas é sempre constante
Distribuição das cargas elétricas nos corpos condutores
Cargas elétricas em excesso distribuem-se pela superfície externa
Eletrização dos não condutores
Corpo pode apresentar cargas em excesso em regiões localizadas
Depende do processo de eletrização
Corpo condutor: cargas vão para superfície e muitas vezes escoam para o ambiente
Corpo isolante segura a carga, o que torna mais fácil mantê-lo eletrizado
Eletrização por atrito
Atrita-se 2 corpos de materiais diferentes
Corpo que cede elétrons = eletrizado positivamente
Corpo que recebe elétrons = eletrizado negativamente
Série Triboelétrica
Questão 4
Considere que na série triboelétrica aparecem, pela ordem: vidro, lã e cobre. Se atritarmos um pedaço de pano de lã com uma barra de vidro, ambos inicialmente neutros, e outro pedaço de pano de lã com uma esfera de cobre, também neutros, quais os sinais das cargas elétricas obtidas no vidro e no cobre? Se colocarmos o vidro em presença do cobre haverá atração ou repulsão?
Eletrização por contato
Encosta-se um corpo neutro num corpo previamente eletrizado
Funciona bem em corpos condutores
Corpos ficam carregados com cargas elétricas de mesmo sinal
Esferas de mesmo tamanho: carga elétrica total divide-se em partes iguais
Questão 5
Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, estão separadas uma das outras e apresentam-se no seguinte estado elétrico: A tem carga elétrica de valor Q; B e C estão neutras. Fazendo-se contatos sucessivos de A com B e de A com C, quais serão as cargas finais de A, B e C?
Questão 6
Três esferas metálicas idênticas, isoladas de outras cargas elétricas, foram colocadas em contato simultâneo e apresentaram uma mesma carga elétrica Q = –2e. Sabendo-se que apenas uma delas estava eletrizada, pode-se afirmar que a sua carga era:
a) +2e
b) –2e/3
c) +2e/3
d) -6e
e) +6e
Questão 7
Três esferas, A, B e C, possuíam inicialmente cargas elétricas 0, +8e, 0. Foram feitos contatos duas a duas: A com B e depois A com C. Determine a carga elétrica final de cada uma delas após o contato.
Eletrização por indução
Processo de separação de cargas elétricas de um condutor sem que ele tenha contato com o corpo eletrizado
Cargas elétricas positivas são separadas das negativas e ocupam regiões opostas do corpo
Quantidade de elétrons de um lado é igual à quantidade de prótons do lado oposto
Eletrização do induzido
Liga-se o corpo induzido à terra por um fio condutor
Elétrons sobem pelo fio
Fio terra é retirado ainda na presença do indutor
Indutor é afastado do induzido
Eletroscópio de folhas
Questão 8
Num processo de eletrização por indução o corpo induzido:
a) adquire carga elétrica oposta à do indutor e por isso ambas se atraem.
b) adquire carga elétrica do mesmo sinal do indutor e por isso ambas se repelem.
c) continua com carga elétrica total igual a zero; a atração se explica pela proximidade entre as cargas indutoras e induzidas que são opostas.
d) continua com carga elétrica total igual a zero; a repulsão se explica pela proximidade entre as cargas indutoras e induzidas que são do mesmo sinal.
e) é necessariamente um corpo previamente eletrizado.
Questão 9
Na figura a temos duas esferas metálicas, A e B, sobre suportes isolantes, encostadas uma na outra. Pelo lado esquerdo, como se indica, aproximamos uma esfera P eletrizada positivamente a fim de produzir indução eletrostática em ambas.
a) Descreva a indução. 
Questão 9
Na figura a temos duas esferas metálicas, A e B, sobre suportes isolantes, encostadas uma na outra. Pelo lado esquerdo, como se indica, aproximamos uma esfera P eletrizada positivamente a fim de produzir indução eletrostática em ambas.
b) O que ocorrerá se separarmos as esferas A e B, ainda em presença de P?
Questão 9
Na figura a temos duas esferas metálicas, A e B, sobre suportes isolantes, encostadas uma na outra. Pelo lado esquerdo, como se indica, aproximamos uma esfera P eletrizada positivamente a fim de produzir indução eletrostática em ambas.
c) O que ocorrerá se, a seguir, afastarmos P?
Questão 10
No laboratório de Física o professor deu a cada grupo de alunos o seguinte material: uma esfera P previamente eletrizada com carga elétrica negativa; uma segunda esfera metálica S no estado neutro (sem nenhuma carga elétrica); e um fio condutor. O professor determinou que fossem feitos dois experimentos:
a) Eletrizar a esfera S com carga elétrica negativa.
b) Eletrizar a esfera S com carga elétrica positiva.
Força elétrica
Depende do módulo das duas cargas elétricas, da distância entre as partículas e do meio ambiente em que elas se encontram
Análise gráfica da Lei de Coulomb
Questão 11
Duas partículas eletrizadas estão separadas por uma distância de 3,0 mm, no vácuo. Determine a intensidade da força elétrica entre elas, sabendo que suas cargas elétricas são: Q1 = 2,0 pC e Q2 = 6,0 pC. 
Questão 12
Nas figuras que se seguem o meio é o vácuo. Na figura a, há duas partículas eletrizadas: 
Q1 = 6,0 μC e Q2 = 2,0 μC. Na figura b, as partículas foram invertidas e a distância foi triplicada.
a) quanto vale a relação F1/F2?
Questão 12
Nas figuras que se seguem o meio é o vácuo. Na figura a, há duas partículas eletrizadas: 
Q1 = 6,0 μC e Q2 = 2,0 μC. Na figura b, as partículas foram invertidas e a distância foi triplicada.
b) sendo a distância entre as duas partículas da figura a dada por d = 2,0 ∙ 10–4 m, qual a intensidade da força F1?
Força entre 3 ou mais partículas
Calcula-se a força elétrica em cada par
Por fim, calcula-se a resultante em cada uma
Regra do paralelogramo:
Questão 13
Três partículas eletrizadas estão fixas como mostra a figura. O meio é o vácuo. São dados os valores das cargas elétricas: Q1 = +4 nC; Q2 = –5 nC; Q3 = +16 nC. Determine a intensidade da força elétrica resultante na partícula 2 .
Questão 14
Duas cargas Q1 e Q2, de mesmo módulo, estão fixas, separadas de uma distância horizontal d uma da outra. Observa-se que uma terceira carga de prova, q, de massa m, fica em equilíbrio num ponto da mediatriz de d, abaixo de d, num mesmo plano vertical. No local do experimento, há um campo gravitacional g.
a) Se q < 0, quais são os sinais das cargas Q1 e Q2?
Questão 14
Duas cargas Q1 e Q2, de mesmo módulo, estão fixas, separadas de uma distância horizontal d uma da outra. Observa-se que uma terceira cargade prova, q, de massa m, fica em equilíbrio num ponto da mediatriz de d, abaixo de d, num mesmo plano vertical. No local do experimento, há um campo gravitacional g.
b) Se a carga q < 0 for deslocada ligeiramente para cima, até o ponto R, e abandonada, que alteração sofrerá a força resultante sobre ela?
Questão 15
Nos vértices de um triângulo equilátero de altura 45 cm, estão fixas as cargas puntiformes QA, QB e QC, conforme a ilustração a seguir. As cargas QB e QC são idênticas e valem –2,0 μC cada uma. Em um dado instante, foi abandonada do repouso, no baricentro desse triângulo, uma partícula de massa 1,0 g, eletrizada com Q = +1,0 μC e, nesse instante, ela sofreu uma aceleração de módulo 5,0 · 10² m/s², segundo a direção da altura h1, no sentido de A para M. Neste caso, a carga fixada no vértice A é:
Campo elétrico
Transmite a força
Quociente entre a força elétrica e a carga
Direção e sentido do campo elétrico
Campo elétrico é radial
Q > 0 = centrífugo
Q < 0 = centrípeto
Intensidade: E = F/q
Unidade:
Vetor campo elétrico
Independente da carga q
Linhas de campo elétrico
Linhas próximas = campo mais intenso
Vetor campo elétrico = tangente à linha de força e com o mesmo sentido
Campo elétrico de duas cargas puntiformes
Questão 16
Numa região do espaço existe um campo elétrico vertical, com sentido de baixo para cima e intensidade constante igual a E = 130 N/C, como mostra a figura. Uma partícula de massa m = 1,0 ∙ 10–6 kg é colocada nesse campo e permanece em equilíbrio. Dado g = 10 m/s2, determine a carga da partícula.
Questão 17
Considere as figuras, em que Q é a carga geradora do campo elétrico em P, e q é uma carga de prova neste colocada. Com base nos sentidos de E e de F, determine em cada figura o sinal de q e Q.
Módulo do campo elétrico
Questão 18
Uma carga elétrica puntiforme Q = 3,0 ∙ 10^–10 C gera, no vácuo, um campo elétrico. Determine sua intensidade a 3,0 mm dela.
Questão 19
A 1,0 m de uma carga puntiforme, o campo elétrico apresenta-se com intensidade de 9,0 ∙ 10^3 N/C. Determine os possíveis valores da carga geradora do campo, supondo-a solitária no vácuo.
Questão 20
Uma carga puntiforme Q = +2,0 μC gera, no vácuo, um campo elétrico de afastamento. Considere um ponto P a 3,0 mm da carga, determine:
a) a intensidade do campo elétrico em P;
b) a intensidade da força que atuaria sobre uma carga de prova q = –3,0 pC colocada em P. Essa força é de atração ou repulsão?
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