F_sica___2_ano___Rodrigo_Alves___Lista_03

Prévia do material em texto

www.prevest.com.br – 3209-7300/3209-7240: 
 
1 
 
 
 
 
 
 
 
 
RAIOS, GAIOLA DE FARADAY e PARA-RAIOS. LISTA 03 
 
Gaiola de Faraday 
Um avião a jato cuja fuselagem é totalmente metálica é um bom exemplo de "Gaiola de Faraday". 
Ao ser atingido por uma descarga elétrica, as cargas se espalham pela fuselagem, não atingindo a parte interna do 
avião. 
 
 
Em 1752 na famosa experiência do Para-
raios, de Benjamin Franklin. 
Prendendo uma chave ao fio da pipa, que 
empinou em um dia de tempestade, a 
eletricidade das nuvens foi captada pela 
chave e pelo fio molhado, fato que levou a 
descoberta do para-raios. 
 
 
 
 
 
 
 
FÍSICA – Rodrigo Alves 
Nome: ____________________________________________________ 
Série: 2ª_____ Data:___/___/_____ Unidade: ________ 
 
http://www.prevest.com.br/
www.prevest.com.br – 3209-7300/3209-7240: 
 
2 
EXERCÍCIOS 
 
01 - (PUC RS) Os objetos listados na coluna à esquerda 
abaixo se relacionam com propriedades listadas na 
coluna à direita. 
 
1. pára-raios 
2. gaiola metálica 
3. pilha seca 
 
( ) força eletromotriz 
( ) blindagem eletrostática 
( ) poder das pontas 
 
De cima para baixo, a numeração correta da coluna da 
direita em correlação com a da esquerda é: 
a) 3, 2, 1 b) 1, 2, 3 c) 3, 1, 2 
d) 2, 3, 1 e) 2, 1, 3 
 
02 - (UFT TO) Um carro que trafegava em uma estrada 
durante uma tempestade é atingido por um raio. Com 
relação aos ocupantes do veiculo é CORRETO afirmar 
que: 
 
a) sofrerão choque elétrico, pois a carroceria do carro 
é constituída de um bom material condutor. 
b) somente o motorista sofrerá choque elétrico, por 
estar em contato com o volante do veículo. 
c) sofrerão choque elétrico, pois as cargas elétricas 
serão distribuídas em todo o interior do veículo. 
d) não sofrerão nenhum choque elétrico, devido aos 
pneus serem constituídos de material isolante, 
garantindo o isolamento elétrico do carro. 
e) não sofrerão nenhum choque elétrico, pois a 
carroceria do carro é formada de material condutor, de 
modo que a eletrização ocorre apenas em sua superfície 
externa. 
 
03 - (ACAFE SC) Um para-raios é uma haste de metal, 
geralmente de cobre ou alumínio, destinado a dar 
proteção às edificações, atraindo as descargas elétricas 
atmosféricas (os raios) e desviando-as para o solo 
através de cabos de pequena resistência elétrica. 
Considerando o exposto, assinale a alternativa correta 
que completa as lacunas da frase a seguir. 
O funcionamento do para-raios é baseado na 
______________ e no ________________. 
 
a) indução magnética / efeito joule 
b) blindagem eletrostática / poder das pontas 
c) indução eletrostática / efeito joule 
d) indução eletrostática / poder das pontas 
 
04 - (UNIMONTES MG) Na figura, está ilustrada uma 
esfera condutora carregada. O campo elétrico, devido às 
cargas na esfera, é nulo no(s) ponto(s): 
 
 
a) P2 e P3. 
b) P1 e P3. 
c) P1 e P2. 
d) P3. 
 
05 - (UFGD MS) O para-raios foi construído por 
Benjamin Franklin, sendo constituído por uma haste de 
metal ligada a terra por um fio condutor. Em sua 
extremidade superior existe uma coroa de pontas 
metálicas capaz de suportar o forte calor gerado pela 
descarga elétrica. Seu princípio de funcionamento se 
baseia no poder das pontas do condutor metálico. 
Quando uma nuvem eletrizada que esteja passando nas 
proximidades de um para-raios interage com ele, surge 
um forte campo elétrico entre as cargas elétricas da 
nuvem e as cargas que surgem na ponta do para-raios, 
oriundas do aterramento. O campo elétrico fica cada vez 
mais intenso até ultrapassar a rigidez dielétrica do ar 
(3 106 V/m), quando o ar se ioniza formando um 
caminho condutor até as nuvens. A partir desse 
momento, ocorrem as descargas elétricas. 
Disponível em <http://www.brasilescola.com/fisica/o-
pararaios.htm>. 
Acesso em: 26 set. 2014. 
 
De acordo com esse texto, o fenômeno de eletrização 
que surge no para-raios antes da descarga elétrica é 
 
a) atrito. b) contato. c) indução. 
d) ionização. e) radiação. 
 
06 - (UFT TO) O para raio tipo Franklin é caracterizado 
por captores metálicos pontiagudos instalados num 
ponto alto da edificação a ser protegida. De acordo com 
Benjamin Franklin, qual a razão do captor ser 
pontiagudo e não arredondado? 
 
a) Melhorar a eficiência térmica do para raio. 
b) Evitar aumento de tensão durante a descarga. 
c) Atrair melhor o raio devido às linhas de campo 
elétrico mais concentrado. 
d) Evitar gastos com manutenção. 
e) Facilitar o escoamento da dissipação da descarga 
para o solo. 
 
07 - (UEA AM) Segundo levantamento do Grupo de 
Eletricidade Atmosférica do Instituto Nacional de 
Pesquisas Espaciais, o Amazonas é o estado brasileiro 
com maior incidência de raios, com uma média anual de 
11 milhões de descargas elétricas. Para evitar ser 
atingido por um deles em dias de tempestade, é 
recomendado afastar-se de árvores e postes de 
iluminação. Praias, piscinas e locais onde o ser humano 
seja o objeto mais alto em relação ao chão também 
devem ser evitados. Se não for possível encontrar um 
abrigo, o mais aconselhável é ficar agachado no chão, 
com as mãos na nuca e os pés juntos. 
 
 
Esses procedimentos são baseados no poder das 
pontas, que consiste no fato de 
 
http://www.prevest.com.br/
www.prevest.com.br – 3209-7300/3209-7240: 
 
3 
 
3 
a) cargas elétricas tenderem a acumular-se em 
regiões planas, facilitando descargas elétricas sobre 
regiões pontiagudas. 
b) nas regiões planas a diferença de potencial entre a 
Terra e as nuvens ser nula, criando um corredor que 
leva a descarga para as regiões pontiagudas. 
c) a densidade de cargas elétricas ser menor nas 
proximidades de regiões pontiagudas, atraindo os raios 
para essas regiões. 
d) a diferença de potencial entre as nuvens e as 
regiões pontiagudas atingir valores muito baixos, dando 
origem a descargas elétricas violentas para compensar 
tal fato. 
e) o campo elétrico gerado ao redor de regiões 
pontiagudas ser mais intenso do que o gerado em 
regiões planas, atraindo os raios. 
 
08 - (UEG GO) Um eletrodoméstico bastante popular 
nos dias de hoje é o aparelho de micro-ondas que tem 
como princípio de funcionamento a produção de micro-
ondas para aquecer alimentos. Porém, a radiação 
produzida dentro do aparelho não consegue escapar. 
Com base nesta explicação, 
 
a) explique o que é a gaiola de Faraday; 
b) dê três exemplos de gaiola de Faraday. 
 
09 - (UFU MG) A Gaiola de Faraday nada mais é do que 
uma blindagem eletrostática, ou seja, uma superfície 
condutora que envolve e delimita uma região do espaço. 
A respeito desse fenômeno, considere as seguintes 
afirmativas. 
 
I. Se o comprimento de onda de uma radiação 
incidente na gaiola for muito menor do que as aberturas 
da malha metálica, ela não conseguirá o efeito de 
blindagem. 
II. Se o formato da gaiola for perfeitamente esférico, o 
campo elétrico terá o seu valor máximo no ponto central 
da gaiola. 
III. Um celular totalmente envolto em um pedaço de 
papel alumínio não receberá chamadas, uma vez que 
está blindado das ondas eletromagnéticas que o 
atingem. 
IV. As cargas elétricas em uma Gaiola de Faraday se 
acumulam em sua superfície interna. 
 
Assinale a alternativa que apresenta apenas afirmativas 
corretas. 
 
a) I e II. b) I e III. c) II e III. d) III e IV. 
 
10 - (ACAFE SC) Durante uma tempestade, com 
ocorrência de um grande número de raios, uma pessoa 
estará mais protegida da ação destes raios, se estiver: 
a) dentro de um automóvel. 
b) embaixo de uma árvore. 
c) embaixo de uma marquise de ônibus. 
d) deitada em um campo aberto. 
e) em uma rua, longe de objetos metálicos. 
 
GABARITO: 
1) Gab: A 
2) Gab: E 
3) Gab: D 
4) Gab: C 
5) Gab: C 
6) Gab: C 
7) Gab: E 
8) Gab: 
a) A gaiola de Faraday é uma blindagem eletrostática 
que não permite que haja campo elétrico no interior dos 
condutores ou de estruturas metálicas. Isso ocorre porque 
as cargas elétricas se distribuem no exterior do condutor 
ou daestrutura metálica, se redistribuindo de maneira que 
o campo elétrico resultante em seu interior seja nulo. 
b) 1) Um carro de metal quando recebe uma descarga 
elétrica funciona como uma gaiola de Faraday; 
2) o aparelho de micro-ondas, que não permite que as 
micro-ondas escapem durante o aquecimento dos 
alimentos, por causa de sua estrutura metálica, funciona 
como gaiola de Faraday, inclusive na parte de vidro da 
porta que fecha o aparelho existe uma tela de metal; 
3) cabos coaxiais de TV a cabo possuem uma malha de 
metal, intercalada com um isolante, que revestem o fio 
condutor interno que transporta o sinal recebido pela 
antena. Essa malha funciona como uma gaiola de Faraday, 
porque ela não permite que haja interferência de campos 
elétricos externos sobre o condutor. 
9) Gab: B 
10) Gab: A 
 
REVISÃO - ELETROSTÁTICA 
 
01 - (Uni-FaceF SP) A tabela mostra uma série 
triboelétrica envolvendo seis materiais. Ao se atritar dois 
desses materiais, o de valor mais alto cede elétrons para 
o de valor mais baixo. 
 
 
 
Suponha que os seis materiais estão inicialmente 
neutros eletricamente. Depois de a lã ser atritada com o 
couro, o PVC com o vidro e o teflon com o âmbar, 
haverá atração eletrostática entre 
 
a) o couro e o PVC. b) o couro e o vidro. 
c) o PVC e o teflon. d) o âmbar e o vidro. 
e) o âmbar e o couro. 
 
02 - (UEPG PR) Com o experimento da gota de óleo 
realizado pelo físico Robert Andrews Millikan (1868-
1953), foi possível observar a quantização da carga 
elétrica e estabelecer numericamente um valor 
constante para a mesma. Sobre a carga elétrica e o 
fenômeno de eletrização de corpos, assinale o que for 
correto. 
 
01. A carga elétrica é uma propriedade de natureza 
eletromagnética de certas partículas elementares. 
02. Um corpo só poderá tornar-se eletrizado 
negativamente se for um condutor. 
04. Quando atrita-se um bastão de vidro com um 
pano de lã, inicialmente neutros, ambos poderão ficar 
eletrizados. A carga adquirida por cada um será igual em 
módulo. 
08. Qualquer excesso de carga de um corpo é um 
múltiplo inteiro da carga elétrica elementar. 
http://www.prevest.com.br/
www.prevest.com.br – 3209-7300/3209-7240: 
 
4 
 
4 
03 - (UEA AM) Três esferas metálicas idênticas A, B e C 
estão eletrizadas com cargas respectivamente iguais a 
QA = 6,0  C, QB = –8,0  C e QC = 3,0  C. Colocam-se 
em contato, sucessiva e separadamente, as esferas A e 
B e depois B e C. Supondo que só haja troca de cargas 
elétricas entre as esferas, ao final do processo, as 
esferas A, B e C estarão eletrizadas, respectivamente, 
com cargas 
 
a) positiva, positiva e positiva. 
b) positiva, positiva e negativa. 
c) positiva, negativa e negativa. 
d) negativa, negativa e positiva. 
e) negativa, positiva e positiva. 
 
04 - (Faculdade Guanambi BA) As forças produzidas 
pelos músculos são causadas por cargas elétricas que 
atraem cargas elétricas opostas, demonstrando que o 
controle dos músculos é principalmente elétrico. 
Considerando-se duas partículas carregadas com 
cargas elétricas, respectivamente, iguais a 2 C e –4 C , 
localizadas no vácuo, de constante eletrostática igual a 
9,0  109N.m2C–2, e distantes uma da outra de 6,0mm, 
pode-se afirmar que elas se atraem com uma força de 
intensidade, em kN, igual a 
 
01. 2,8 02. 2,6 03. 2,4 04. 2,2 05. 2,0 
 
05 - (Fac. de Ciências da Saúde de Barretos SP) A 
figura mostra um arranjo de quatro cargas elétricas 
puntiformes fixas, sendo todas de mesmo módulo Q e 
ocupando os vértices de um quadrado de lado L. 
 
 
 
A constante eletrostática do meio é k e não existe 
influência de outras cargas. A intensidade do vetor 
campo elétrico produzido por essas cargas no centro do 
quadrado é 
 
a)
2L
kQ3
 b)
2L
kQ
 c)
2L
kQ2
 d)0 e)
2L
kQ4
 
 
06 - (Unicastelo SP) O esquema representa a 
distribuição das cargas elétricas no interior de uma 
nuvem de tempestade e as linhas de seu campo elétrico. 
 
 
(Osmar Pinto Jr. e Iara de Almeida Pinto. Relâmpagos, 
1996.) 
No esquema, o vetor campo elétrico no ponto P é 
representado pelo vetor 
 
a) b) c) d) e) 
 
APROFUNDAMENTO 
07 - (FUVEST SP) 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  103 V/m, uma das esferas, de massa 
3,2  10–15 kg, permanecia com velocidade constante no 
interior da câmara. Essa esfera tem 
Note e adote: 
aceleração local da gravidade = 10 m/s2 
 
a) o mesmo número de elétrons e de prótons. 
b) 100 elétrons a mais que prótons. 
c) 100 elétrons a menos que prótons. 
d) 2000 elétrons a mais que prótons. 
e) 2000 elétrons a menos que prótons. 
 
08) (ITA SP) Em uma impressora a jato de tinta, gotas 
de certo tamanho são ejetadas de um pulverizador em 
movimento, passam por uma unidade eletrostática onde 
perdem alguns elétrons, adquirindo uma carga q, e, a 
seguir, se deslocam no espaço entre placas planas 
paralelas eletricamente carregadas, pouco antes da 
impressão. Considere gotas de raio igual a 10 µm 
lançadas com velocidade de módulo v = 20 m/s entre 
placas de comprimento igual a 2,0 cm, no interior das 
quais existe um campo elétrico vertical uniforme, cujo 
módulo é E = 8,0  104 N/C (veja figura). Considerando 
que a densidade da gota seja de 1000 kg/m3 e sabendo-
se que a mesma sofre um desvio de 0,30 mm ao atingir 
o final do percurso, o módulo da sua carga elétrica é de: 
 
 
a) 2,0  10–14 C b) 3,1  10–14 C c) 6,3  10–14 C 
d) 3,1  10–11 C e) 1,1  10–10 C 
 
RESOLUÇÃO 
 
GABARITO: 
1) Gab: A 2) Gab: 13 3) Gab: E 
4) Gab: 05 5) Gab: E 6) Gab: B 
7) Gab: B 8) Gab: B 
http://www.prevest.com.br/