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Ensino Médio Seriado Física 5 Caderno de Atividades Resposta: A Cargas de sinais opostos se atraem. F K Q q d F F N = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ( ) = ⋅ ∴ = − − − − 2 9 6 6 2 3 2 9 10 2 10 3 10 0 1 54 10 10 5 4 , , Resposta: E Na água, temos: F K Q q d K K = ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅( ) ⋅ ⋅ ⋅ = ∴ − − − − − 2 6 6 2 2 4 12 2 2 6 10 3 10 3 10 2 2 9 10 18 10 , , KK N m C = ⋅ ⋅11 108 2 2 , 33 EM S E- 07 -F I5 Física 5 Eletrostática e EletromagnetismoEletrostática e Eletromagnetismo Módulo 01 – Força elétrica (I) Exercícios de Aplicação 01. Duas pequenas esferas condutoras A e B estão eletrizadas com cargas elétricas QA = +2 ⋅ 10–6 C e QB = –3 ⋅ 10–6 C, respectivamente, a uma distância de 10 cm uma da outra no vácuo. Sendo a constante eletrostática do meio K = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2, é correto afi rmar que: a) QB atrai QA com uma força elétrica de intensidade 5,4 N. b) QB atrai QA com uma força elétrica de intensidade 5,4 ⋅ 106 N. c) QA repele QB com uma força elétrica de intensidade 5,4 ⋅ 106 N. d) QA repele QB com uma força elétrica de intensidade 5,4 N. e) As duas cargas não trocam forças elétricas entre si. 02. Vunesp A intensidade da força elétrica entre duas cargas pun- tiformes, Q1 = 6 µC e Q2 = 3 µC, colocadas no vácuo, sofre redução quando essas cargas são mergulhadas, à mesma distância, em água. Sendo a distância entre as cargas de 3 cm e a intensidade da força elétrica F = 2,2 N, o valor da constante eletrostática na água, em N ⋅ m2/C2, é igual a: a) 9,0 ⋅ 108 d) 2,2 ⋅ 108 b) 6,0 ⋅ 108 e) 1,1 ⋅ 108 c) 4,6 ⋅ 108 Resposta: A Analisando o equilíbrio da carga q, temos: F P tg F P tg K Q q d m g tg q E E = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅( ) = ⋅ − − θ θ θ 2 9 9 2 2 9 10 10 10 3 10 0 4 10, −− − − − − ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ 3 4 3 8 9 10 3 4 9 10 3 10 9 10 3 10 30 10 q q C 44 03. UFG-GO Numa experiência rudimentar para se medir a carga eletrostática de pequenas bolinhas de plástico car- regadas positivamente, pendura-se a bolinha, cuja carga se quer medir, em um fio de seda de 5 cm de comprimento e massa desprezível. Aproxima-se, ao longo da vertical, uma outra bolinha com carga de valor conhecido Q = 10 nC, até que as duas ocupem a mesma linha horizontal, como mostra a figura. Sabendo-se que a distância medida da carga Q até o ponto de fixação do fio de seda é de 4 cm e que a massa da bolinha é de 0,4 g, o valor da carga desco- nhecida é de: Dados: K = 9 · 109 Nm2/C2 g = 10 m/s2 L = 5 cm d = 4 cm m = 0,4 g Q = 10 nC a) 30 nC d) 53 nC b) 25 nC e) 44 nC c) 32 nC Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 1, páginas de 9 a 11 (itens de 1 a 4) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 1, questões de 01 a 30 Tarefa: 01, 03, 04, 05, 07, 08, 10, 12, 13, 14 Treino: 17, 20, 21, 23, 24, 26, 27, 29, 30 Resposta: D Resposta: B F K Q q d F 1 1 2 9 6 6 2 3 2 1 9 10 2 10 3 10 0 3 54 10 9 10 0 6 = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ( ) = ⋅ ⋅ ∴ = − − − − , , NN F K Q q d F 2 2 2 9 6 6 2 3 2 2 9 10 6 10 3 10 0 3 162 10 9 10 = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ( ) = ⋅ ⋅ ∴ = − − − − , 118 0 6 18 2 4 1 2 , , , , N F F F F N R R = + = + ∴ = 55 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 02 – Força elétrica (II) Exercícios de Aplicação 01. A figura abaixo representa três cargas elétricas de mesmo módulo, sendo duas positivas e uma negativa. Pode-se dizer que a força elétrica resultante sobre a carga no ponto P eqüidistante das outras duas cargas pode ser representada pelo vetor: a) A b) B c) C d) D e) A força resultante é nula. 02. FEI-SP Duas cargas elétricas puntiformes Q1 e Q2 = 4Q1 estão fixas nos pontos A e B, distantes 30 cm. Em que posição (x) deve ser colocada uma carga Q3 = 2Q1 para ficar em equilíbrio sob ação somente de forças elétricas? a) x = 5 cm d) x = 20 cm b) x = 10 cm e) x = 25 cm c) x = 15 cm Resposta: B Considerando q > 0, temos: F F K Q q R F F F F F F K Q q R K Q q R R 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 2 2 60 = = = + + ⋅ ⋅ ° = + cos RR K Q q R F K Q q R F K Q R R 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 3 + ⋅ = ∴ = ⋅ qq R2 66 03. Fuvest-SP O módulo F da força eletrostática entre duas cargas elétricas pontuais q1 e q2, separadas por uma distância d, é F K q q d = 1 2 2 , em que K é uma constante. Considere três cargas pontuais representadas na figura por +Q, –Q e q. O módulo da força eletrostática total que age sobre a carga q será: a) 2 2 KQq R d) 32 2( ) ⋅ KQqR b) 3 2( ) ⋅ KQqR e) 32 2 2( ) ⋅ KQ qR c) KQ q R 2 2 Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 1, páginas de 11 a 13 (item 5) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 1, questões de 31 a 60 Tarefa: 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 41, 43, 44 Treino: 45, 46, 48, 49, 51, 53, 54, 57, 59, 60 Resposta: B E e F têm sentidos opostos ⇒ q < 0 Equilíbrio: F = P q E m g q q q ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒ = − − − − 8 0 10 1 6 10 10 16 10 8 0 10 2 0 10 0 4 3 3 4 7 , , , , ,,20 µC Resposta a) E F q E N C= = ⋅ ⋅ ∴ = ⋅ − − 15 10 3 10 5 10 2 8 5, b) E K Q d Q Q Q C = ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⇒∴ = ⋅ − 2 5 9 2 5 9 4 5 10 9 10 3 5 10 10 5 10 Resposta: D A carga geradora deve se localizar na intersecção das retas que passam pelos vetores campos elétricos em A e B. E K Q d E K Q d K Q d E E E N C B P P B P = = ( ) = ⇒∴ = = ∴ = 2 2 22 4 4 24 4 6 77 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 03 – Campo elétrico (I) Exercícios de Aplicação 01. UEL-PR Uma partícula de massa 1,6 g permanece em repouso num ponto de espaço onde o vetor campo elétrico é verti- cal, para baixo, tendo intensidade E = 8,0 · 104 N/C. Pode- se, daí, concluir que a carga elétrica da partícula é: Dado: g = 10 m/s2 a) positiva, de 0,10 µC. d) negativa, de 0,50 µC. b) negativa, de 0,20 µC. e) positiva, de 0,50 µC. c) positiva, de 0,20 µC. 03. Fuvest-SP O campo elétrico de uma carga puntiforme em repouso tem, nos pontos A e B, as direções e sentidos indicados pelas flechas na figura acima. O módulo do campo elétrico no ponto B vale 24 N/C. O módulo do campo elétrico no ponto P da figura vale, em N/C: a) 3,0 d) 6,0 b) 4,0 e) 12 c) 3 2 02. Efoa-MG Uma partícula de carga elétrica q = 3 ⋅ 10–8 C, colocada num ponto P localizado a 3 m de uma carga Q no vácuo, sofre a ação de uma força de módulo F = 1,5 ⋅ 10–2 N. Dado: constante eletrostática do vácuo, K = 9 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2. a) Qual o módulo do campo elétrico em P? b) Admitindo-se que esse campo elétrico se deve ex- clusivamamente a Q, qual o valor de Q? Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas de 14 a 17 (itens de 1 a 5) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 61 a 85 Tarefa: 62, 63, 64, 66, 67, 68, 69, 71, 72, 73 Treino: 74, 75, 76, 77, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85 Resposta: C Resposta: C E K Q d K Q d E K Q d E K Q d KQ d E K Q d A A A A B B B B = = ( ) ∴ = = = ( ) ∴= 2 2 3 3 3 2 4 2 2 2 2 E K Q d K Q d E K Q d R R = − = 3 4 12 2 2 2 88 Módulo 04 – Campo elétrico (II) Exercícios de Aplicação 01. Vunesp Na figura adiante, o ponto P está eqüidistante das cargas fixas +Q e –Q, sendo Q > 0. Qual dos vetores indica a direção e o sentido do campo elétrico em P, devido a essas cargas? a) A d) D b) B e) E c) C 02. Mackenzie-SP Nos pontos A e B da figura são colocadas, respecti- vamente, as cargas elétricas puntiformes – 3Q e + Q. No ponto P, o vetor campo elétrico resultante tem in- tensidade: a) K Q d 5 12 2 d) K Q d 4 3 2 b) K Q d 2 9 2 e) K Q d 7 18 2 c) K Q d12 2 Resposta: C E K Q d E N C E K Q d E 1 1 1 2 9 6 2 1 5 2 2 2 2 2 9 9 10 3 10 0 3 3 10 9 10 1 = = ⋅ ⋅ ⋅ ( ) = ⋅ = = = ⋅ ⋅ − , 66 10 0 6 4 10 3 10 4 10 6 2 2 5 2 1 2 2 2 2 5 2 5 2 ⋅ ( ) = ⋅ = + = ⋅( ) + ⋅( ) ∴ − , E N C E E E E E R R R == ⋅5 105 N C 99 EM S E- 0 7- FI 5 03. Duas cargas Q1 = 3 µC e Q2 = 16 µC estão colocadas nos vértices de um retângulo, conforme a figura abaixo. O módulo do vetor campo elétrico resultante no vértice A do retângulo vale: Dado: K0 = 9,0 ⋅ 109 N ⋅ m2/C2 a) 2 2 105⋅ ⋅ N/C d) 7 ⋅ 105 N/C b) 3 ⋅ 105 N/C e) 19 ⋅ 105 N/C c) 5 ⋅ 105 N/C Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas 17 e 18 (item 6) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 86 a 110 Tarefa: 86, 87, 89, 90, 92, 93, 94, 95, 96, 97 Treino: 98, 99, 101, 104, 105, 107, 108, 109, 110 Resposta: A E ⇒ tangente à linha de força e no mesmo sentido dela (vetor A ). Carga positiva: E e F têm a mesma direção e o mesmo sentido. Resposta a) Nas proximidades da carga q1, pois nesta região há maior densidade de linhas de campo. b) As linhas de campo saem da carga q1 e chegam na carga q2. Portanto, q1 > 0 e q2 < 0 e o produto q1 · q2 é negativo. Resposta a) F m a q E m a a q E m R = ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒∴ = ⋅ b) M.U.V v v a s v v q E m L v v qE L m 2 0 2 2 0 2 0 2 2 2 2 = + ⋅ ⋅ = + ⋅ ⋅ ⋅ ⇒∴ = + ⋅ ∆ 1010 Módulo 05 – Campo elétrico (III) Exercícios de Aplicação 01. UFSCar-SP Na figura a seguir está representada uma linha de força de um campo elétrico, um ponto P e os vetores A B C D e E , , , . Se uma partícula de carga elétrica positiva, suficiente- mente pequena para não alterar a configuração desse campo elétrico, é colocada nesse ponto P, ela sofre a ação de uma força F , melhor representada pelo vetor: a) A d) D b) B e) E c) C a) Nas proximidades de que carga o campo eletrostá- tico é mais intenso? Por quê? b) Qual é o sinal do produto q1 · q2? 02. Unicamp-SP A figura a seguir mostra as linhas de força do campo eletrostático criado por um sistema de duas cargas puntiformes q1 e q2. 03. Fuvest-SP Uma partícula de carga q > 0, massa m, com velocidade v0 > 0, penetra numa região do espaço, paralelamente a um eixo orientado x, entre x = 0 e x = L, em que existe apenas um campo elétrico uniforme E > 0 (ver figura). O campo elétrico é nulo para x > 0 e para x > L. a) Expresse a aceleração adquirida pela partícula entre x = 0 e x = L, em função de q, m e E. b) Determine a expressão da velocidade da partícula para x > L, em função de q, m, E, v0 e L. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas de 19 a 21 (itens de 7 a 10) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 111 a 135 Tarefa: 111, 113, 114, 115, 117, 118, 119, 121, 122, 123 Treino: 124, 126, 127, 129, 130, 131, 132, 134, 135 Resposta: A E k Q q d E p p = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅( ) ⋅ = − ⋅ ⋅ − − − −9 10 2 10 2 10 0 5 10 36 10 5 1 9 19 19 10 29 , 00 7 2 10 11 18 − −= − ⋅E Jp , Resposta a) V kQ d Q Q Q C A A = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⇒ = ⋅ − − 5 4 10 9 10 4 10 21 6 10 9 10 2 4 10 3 9 2 1 9 8 , , , b) V kQ d V VB B B= = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ ∴ = ⋅ − − 9 10 2 4 10 12 10 18 10 9 8 2 3, , c) U V V U V AB A B AB = − = ⋅ − ⋅ ∴ = ⋅ 5 4 10 18 10 3 6 10 3 3 3 , , , Resposta: C E K Q d Sendo Q temos E K Q d I Mas V K Q d II V E = ⋅ > = ⋅ = ⋅ ÷ ⇒ 0 2 0 2 0 0 2 1 , ( ) ( ) ( ) ( ) : == ∴ = ⋅d V E d 1111 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 06 – Potencial elétrico (I) Exercícios de Aplicação 01. FCMSC-SP Considere que um próton e um elétron, à distância in- finita um do outro, têm energia potencial elétrica nula. Suponha que a carga do próton seja de + 2 · 10–19 cou- lomb e a do elétron, – 2 · 10–19 coulomb. Nesse caso, colocados à distância de 0,5 · 10–10 m um do outro, a energia potencial elétrica do par próton-elétron é mais corretamente expressa, em joules, por: a) –7 · 10–18 d) –8 · 10–28 b) 7 · 10–18 e) 4 · 10–9 c) 8 · 10–28 a) Calcule o valor da carga fonte Q. b) Calcule o potencial elétrico de um ponto B situado a 12 cm da carga Q. c) Qual a ddp, UAB, entre os pontos A e B? 02. Uma carga elétrica puntiforme Q está fixa num determi- nado local, no vácuo (K = 9,0 · 109 com unidades no SI). O gráfico abaixo representa o potencial elétrico V, gerado pela carga Q, em função da distância d até a carga. 03. FEI-SP Um ponto P está à distância d de uma carga puntiforme Q > 0. A relação entre o potencial eletrostático V e a intensidade do campo E em P é: a) V = E · d3 d) V E d = b) V = E · d2 e) V E d = 2 c) V = E · d Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas de 21 a 23 (itens de 11 a 14) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 136 a 163 Tarefa: 136, 137, 140, 141, 142, 143, 145, 146, 147, 148 Treino: 151, 152, 155, 157, 158, 160, 161, 162, 163 Resposta a) V K Q d K Q d K Q d V V P P = ⋅ + ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ −2 2 9 10 10 1 18 10 18 10 9 6 3 4, b) V K Q d K Q d VP P= ⋅ + ⋅ −( ) ⇒∴ = 0 Resposta V K q d K q dA = ⋅ −( ) + ⋅ +( ) = ⋅ ⋅ − ⋅( ) + ⋅ ⋅ ⋅ − − 1 2 9 11 9 119 10 5 10 0 10 9 10 5 10 0 0, , 55 4 5 9 10 5 10 0 05 9 10 5 2 1 9 11 9 V V V K q d K q d A B = = ⋅ −( ) + ⋅ +( ) = ⋅ ⋅ − ⋅( ) + ⋅ ⋅ − , , ⋅⋅ = − = − = − −( ) ⇒ = −10 0 10 4 5 4 5 4 5 9 0 11 , , , , , V V U V V U V B AB A B AB Resposta: A Distância de cada carga até o centro do quadrado: d a= ⋅ 2 2 V K Q d K Q d K Q d K Q d K Q d V K Q a K Q a V = ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒∴ 0 0 0 0 0 0 0 4 4 2 2 8 2 == ⋅ ⋅ ⋅4 2 0K Q a Resposta V K Q x K q x K Q x K q x K Q x K q x q x C = ⋅ −( ) +( ) + ⋅ = − ⋅ +( ) + ⋅ ⇒ ⋅ + = ⋅ ⋅ + = 82 0 82 82 3 82 qq x x x x cm⇒ = + ⇒ =3 82 41 1212 Módulo 07 – Potencial elétrico (II) Exercícios de Aplicação 01. Devido às cargas elétricas puntiformes colocadas nos pontos A e B, qual o potencial no ponto P? Dados: Q = 10–6 C e d = 1 m a) b) 02. UFPE As duas cargas puntiformes da figura, fixas no vácuo, têm o mesmo módulo 5 · 10–11 C e sinais opostos. Deter- mine a diferença de potencial VAB = VA – VB, em volts. 03. UFOP-MG O potencial elétrico no centro de simetria do quadradoé igual a: a) 4 2 0⋅ ⋅K Q a/ c) 4 20⋅K Q a/ b) 4 · K0 Q/a d) zero 04. UFPE Duas cargas elétricas – Q e + q são mantidas nos pontos A e B, que distam 82 cm um do outro (ver figura). Ao se medir o potencial elétrico no ponto C, à direta de B e situado sobre a reta que une as cargas, encontra-se um valor nulo. Se |Q| = 3|q|, qual o valor em centímetros da distância BC? Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas 24 e 25 (item 15) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 164 a 189 Tarefa: 164, 165, 166, 168, 169, 170, 171, 173, 174, 175 Treino: 176, 177, 178, 180, 181, 183, 185, 186, 187, 188, 189 Resposta: C Em B, as linhas de força estão mais concentradas, por- tanto EA < EB. Ao longo de uma linha de campo, o potencial elétrico decresce no sentido da linha. Portan- to, V1 > V2 > V3. Resposta I. Verdadeira. O vetor campo elétrico em cada ponto é perpendicular às superfícies eqüipotenciais. II. Verdadeira. No sentido do campo elétrico, o poten- cial decresce. III. Verdadeira. Espontaneamente, cargas positivas movem-se para os pontos de menor potencial elé- trico. IV. Falsa. Cargas negativas tendem a se mover para regiões de menor potencial elétrico. V. Falsa. Carga negativa abandonada em campo elétrico sofre força no sentido oposto ao campo elétrico. 1313 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 08 – Superfícies eqüipotenciais Exercícios de Aplicação 01. Cargas elétricas distribuídas numa dada região do espaço geram campos elétricos cuja distribuição das linhas de força estão representadas abaixo. A relação entre os potenciais elétricos V1, V2 e V3 e a relação entre as intensidades dos campos elétricos em A e B estão corretamente representadas em: a) V1 = V2 = V3 e EA = EB b) V1 = V3 < V2 e EA < EB c) V1 > V2 > V3 e EA < EB d) V1 = V3 > V2 e EA > EB e) V1 > V2 > V3 e EA > EB 02. UFAL Considere as superfícies eqüipotenciais e as linhas de força de um campo elétrico gerado por uma carga puntiforme negativa, como mostra a figura a seguir. Classifque as sentenças a seguir em verdadeiras (V) ou falsas (F). I. As linhas são perpendiculares às superfícies eqüi- potenciais em cada ponto. II. No sentido de uma linha de força, os potenciais elétricos sempre decrescem. III. Carga elétrica positiva abandonada no campo elétrico move-se para regiões de menor potencial elétrico. IV. Carga elétrica negativa move-se ao longo das linhas eqüipotenciais. V. Qualquer carga elétrica abandonada no campo elétrico move-se no sentido das linhas de força. Resposta: 23 (01 + 02 + 04 + 16) 01. Correta V kQ d E k Q d V E kQ d k Q d d d d 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 3 3 180 10 900 10 = = = = ∴ = ⋅ ⋅ ∴ 11 0 2= , m 02. Correta V V kQ d kQ d d d d m d d 1 2 1 2 2 1 2 3 3 3 3 0 2 0 6 0 6 0 2 0 = = ⋅ = = ⋅ ∴ = = − = , , , ,∆ ∆ ,,4 m 04. Correta V kQ d Q Q Q Q 1 1 3 9 3 9 6 180 10 9 10 0 2 36 10 9 10 4 10 4 = → ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ∴ = ⋅ = − , µµC 08. Errada. Sendo q > 0, a força é no mesmo sentido do campo elétrico. 16. Correta UAB = VA – VB = 180 – 60 ∴ UAB = 120 kV 1414 03. Unioeste-PR (modificado) Numa certa região do espaço sob vácuo, existe uma única carga puntiforme Q, que produz o campo elétrico E representado na figura a seguir, em que se pode ob- servar ainda os pontos A e B, respectivamente, sobre as superfícies eqüipotenciais S1 e S2. Sabe-se ainda que no ponto A o potencial elétrico é 180 kV e a intensidade do campo elétrico é 9,0 · 105 N/C, e que no ponto B o potencial é 60 kV. De acordo com esses dados e tendo em vista os conceitos relativos à eletrostática e os prefixos das unidades do Sistema Internacional, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. A superfície eqüipotencial S1 é uma superfície com centro sobre a carga Q e com raio igual a 0,2 m. 02. A distância entre as superfícies eqüipotenciais S1 e S2 é igual a 0,4 m. 04. Conforme estes dados, a carga Q é positiva e possui módulo igual a 4 µC. 08. Ao se colocar uma carga puntiforme q = + 2 pC no ponto A, ela fica sujeita a uma força de intensidade igual a 1,8 µN, cujo sentido é oposto ao sentido do campo elétrico. 16. A diferença de potencial entre os pontos A e B é VA – VB = 120 kV. Some os números dos itens corretos. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 2, páginas de 25 a 27 (itens 16 e 17) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 2, questões de 190 a 205 Tarefa: 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198 Treino: 199, 200, 201, 202, 203, 204, 205 Resposta: A Resposta a) b) 1515 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 09 – Trabalho no campo elétrico Exercícios de Aplicação 01. Mackenzie-SP Na figura a seguir, Q = 20 µC e q = 1,5 µC são cargas puntiformes no vácuo (k0 = 9 · 109 N · m2/C2). O traba- lho realizado pela força elétrica em levar a carga q do ponto A para o B é: a) 1,8 J d) 4,5 J b) 2,7 J e) 5,4 J c) 3,6 J 02. Fuvest-SP São dadas duas cargas elétricas puntiformes, + q e – q, de mesmo módulo, situadas como mostra a figu- ra. Sabe-se que o potencial elétrico no ponto A vale 5,0 volts, considerando-se nulo o potencial elétrico no infinito. Determine o trabalho realizado pela força de campo elétrico quando se desloca uma carga puntiforme po- sitiva de 1 nC (10-9 C): a) do infinito até o ponto A b) do ponto A até o ponto O Resposta VB = 100 V dD = dB → VD = VB → VD = 100 V eFe = q (VB – VD) eFe = – 3 · 10–6 (100 – 100) eFe = 0 1616 03. Sabe-se que o potencial elétrico a 3,0 m de uma dada carga puntiforme Q é de 100 V. No vérti- ce A do quadrado abaixo é colocada uma carga igual a Q. Se deslocarmos uma carga puntiforme q = – 3,0 µC do vértice B para o vértice D, qual será o trabalho executado pela força de campo elétrico durante esse deslocamento? Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 3, páginas 28 e 29 (itens de 1 a 3) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 3, questões de 206 a 235 Tarefa: 207, 208, 211, 212, 213, 214, 216, 217, 219, 220 Treino: 221, 224, 225, 229, 230, 232, 233, 234, 235 Resposta: D I. Correta. Externamente a um condutor eletrizado, as linhas de força são normais à sua superfície. II. Correta. A superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático é uma superfície eqüipotencial. III. Correta. Esse fato é o que determina o poder das pontas. Resposta: D No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo. 1717 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 10 – Condutores (I) Exercícios de Aplicação 01. UFC-CE Analise as afirmativas: I. Na superfície de um condutor, eletrizado e em equi- líbrio eletrostático, o vetor campo elétrico é normal à superfície. II. Na superfície de um condutor, eletrizado e em equi- líbrio eletrostático, o potencial é constante. III. Na superfície de um condutor eletrizado e em equi- líbrio eletrostático, a densidade superficial de carga é maior em pontos de menor raio de curvatura. Podemos afirmar que: a) somente a I está correta. b) somente a II está correta. c) somente a III está correta. d) todas estão corretas. e) nenhuma delas está correta. 02. UFV-MG Durante uma tempestade, um raio atinge um ônibus que trafega por uma rodovia. Pode-se afirmar que os passageiros: a) não sofrerão dano físico em decorrência desse fato, pois os pneus de borracha asseguram o isolamento elétrico do ônibus. b) serão atingidos pela descarga elétrica, em virtude de a carroceria metálica ser boa condutora de ele- tricidade. c) serão parcialmente atingidos, pois a descargaserá homogeneamente distribuída na superfície interna do ônibus. d) não sofrerão dano em decorrência desse fato, pois a carroceria metálica do ônibus atua como blindagem. e) não serão atingidos, pois os ônibus interurbanos são obrigados a portar um pára-raios em sua carroceria. Resposta O potencial elétrico da superfície é igual ao potencial elétrico do centro. Vsup = Vcentro ∴ Vsup = 80 V Resposta: D A esfera sofre indução eletrostática, conforme indica a figura: Uma vez atingido o equilíbrio eletrostático, o campo elétrico, no interior da esfera, é nulo e os pontos A e B têm o mesmo potencial. 1818 03. Um condutor de eletricidade encontra-se eletrizado e em equilíbrio eletrostático. O potencial elétrico no seu centro de gravidade, vale + 80 V e o condutor está isolado de outras cargas elétricas. Uma carga elétrica de – 5 µC é transportada do infinito até a superfície desse condutor. Calcule o trabalho realizado pela força elétrica e diga se o movimento da carga é forçado ou espontâneo. 04. UFJF-MG Uma esfera condutora, oca, completamente fechada e vazia, é colocada entre duas placas eletrizadas, con- forme a figura. Podemos afirmar que: a) a ddp (diferença de potencial) entre os pontos A e B é diferente de zero e o campo elétrico aponta da placa positiva para a negativa. b) a ddp (diferença de potencial) entre os pontos A e B é diferente de zero e o campo elétrico aponta da placa negativa para a positiva. c) a ddp (diferença de potencial) entre os pontos A e B é zero e o campo elétrico, no interior da esfera, é diferente de zero. d) a ddp (diferença de potencial) entre os pontos A e B é zero e o campo elétrico, no interior da esfera, também é zero. e) a ddp (diferença de potencial) entre os pontos A e B é diferente de zero e o campo elétrico, no interior da esfera, é zero. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 4, páginas de 30 a 33 (itens de 1 a 6) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 4, questões de 236 a 255 Tarefa: 236, 237, 238, 239, 240, 241, 242, 243, 244, 245 Treino: 246, 247, 248, 249, 250, 252, 253, 254, 255 Resposta: C Cálculo da carga da esfera E k Q d Q Q C= ⇒ ⋅ = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ − 2 3 9 2 69 10 9 10 2 4 10 Cálculo do potencial da esfera V kQ R V V V esf esf esf = = ⋅ ⋅ ⋅ ∴ = ⋅ −9 10 4 10 1 3 6 10 9 6 4, Resposta a) E k Q d Q Q Q C = = ⋅ ⋅ ( ) ⋅ ⋅ ⋅ = ∴ = ⋅ − − 2 9 2 2 2 9 9 900 9 10 0 1 9 10 10 9 10 1 10 , b) Estando o ponto no interior da esfera, temos Eint 0 c) V V kQ R V V int sup= = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ∴ = − − 9 10 1 10 5 10 180 9 9 2 1919 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 11 – Condutores (II) Exercícios de Aplicação 01. PUCCamp-SP Uma esfera metálica oca encontra-se no ar, eletri- zada positivamente e isolada de outras cargas. Os gráficos a seguir representam a intensidade do cam- po elétrico e do portencial elétrico criado por essa esfera, em função da distância ao seu centro. Dado: k = 9,0 · 109 Nm2/C2 Com base nas informações, é correto afirmar que: a) a carga elétrica do condutor é 4,5 · 10–6 C. b) o potencial elétrico no interior do condutor é nulo. c) o potencial elétrico do condutor vale 3,6 · 104 V. d) o potencial elétrico de um ponto a 2,0 m do centro do condutor vale 9,0 · 103 V. e) a intensidade do campo elétrico em um ponto a 3,0 m do centro do condutor vale 6,0 · 103 N/C. 02. UFV-MG Uma esfera condutora isolada, de 5,0 cm de raio, cria um campo elétrico de 900 N/C num ponto situado a 10 cm do centro da esfera. Considerando K0 = 9,0 · 109 N · m2/C2, determine: a) a carga elétrica da esfera, suposta positiva. b) o campo elétrico a 4,0 cm do centro da esfera. c) o potencial elétrico a 4,0 cm do centro da esfera. Resposta: D Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q I Q A B C A B C A B C A B C A + + = + + + − = + + + + = ' ' ' ' ' ' ' ' ' ( ) ' 2 2 RR Q R Q R Q R Q R Q R Q Q Q II Substituind A B B C C A B C C B A = = = = = = ' ' ' ' ' ' ' ' ( ) 2 2 2 oo II em Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q A B C A A A A B C I: ' ' ' ' ' ' ' ' ' + + = + + = ∴ = = = 2 2 5 2 5 2020 03. PUC-MG Três esferas condutoras, uma de raio R com uma car- ga Q, denominada esfera A, outra de raio 2 R e carga 2 Q, denominada esfera B, e a terceira de raio 2 R e carga –2 Q, denominada esfera C, estão razoavelmente afastadas. Quando elas são ligadas entre si por fios condutores longos, é correto prever que: a) cada uma delas terá uma carga de Q/3. b) A terá carga Q e B e C, cargas nulas. c) cada uma terá uma carga de 5 Q/3. d) A terá Q/5 e B e C terão 2 Q/5 cada uma. e) A terá Q, B terá 2 Q e C terá –2 Q. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 4, páginas de 33 a 37 (itens de 7 a 12) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 4, questões de 256 a 281 Tarefa: 257, 258, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 267, 268 Treino: 269, 271, 272, 274, 277, 278, 279, 280, 281 Resposta: D Considerando um CEU, temos: E · d = U E · 1 · 10–8 = 70 · 10–3 ∴ E = 70 · 105 ⇒ ∴ E = 7,0 · 106 N/C Resposta a) eFe = q · E · d eFe = 2 · 10 –6 · 1,25 · 105 · 4 ⇒ eFe = 1 J b) E · d = U 1,25 · 105 · 4 = UAB ⇒ UAB = 5 · 105 V 2121 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 12 – Campo elétrico uniforme Exercícios de Aplicação 01. PUCCamp-SP Considere o esquema representando uma célula ani- mal, em que (1) é o líquido interno, (2) é a membrana da célula e (3) o meio exterior à célula. Considere, ainda, o eixo X de abscissa x, ao longo do qual pode ser observada a intensidade do potencial elétrico. Um valor admitido para o potencial elétrico V, ao longo do eixo X, está representado no gráfico a se- guir, fora de escala, porque a espessura da membrana é muito menor que as demais dimensões. De acordo com as indicações do gráfico e admitindo 1,0 · 10–8 m para a espessura da membrana, o módulo do campo elétrico no interior da membrana, em N/C, é igual a: a) 7,0 · 10–10 d) 7,0 · 106 b) 1,4 · 10–7 e) 1,4 · 1011 c) 7,0 · 10–6 02. Uma partícula de carga alétrica q = 2 µC é transpota- da desde um ponto A até um ponto B de um campo elétrico uniforme de intensidade E = 1,25 · 105 V/m. Determine: a) o trabalho executado pela força elétrica no desloca- mento da carga de A para B; b) a diferença de potencial entre os pontos A e B. Resposta: D O ponto A está em uma eqüipotencial que dista 4 mm do ponto O ao longo do eixo AA’. Portanto, temos: 2222 03. Fuvest-SP Um capacitor é formado por duas placas planas e paralelas, separadas 10 mm entre si. Considere as placas do capacitor perpendiculares ao plano do papel. Na figura são mostradas as interseções das placas P1 e P2 e de algumas superfícies eqüipoten- ciais com o plano do papel. Ao longo do eixo médio AA’, o campo elétrico é uniforme entre as placas e seu valor é E = 105 V/m. As superfícies eqüipotenciais indicadas estão igualmente espaçadas de 1 mm ao longo do eixo. Uma carga q = 10–14 C é levada do ponto O ao ponto P, indicados na figura. O trabalho realizado é: a) 0 J d) 4 · 10–12 J b) 5 · 10–12 J e) 1 · 10–10 J c) 1 · 10–11 J Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 5, páginas de 38 a 40 (itens de 1 a 3) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 5, questões de 282 a 309 Tarefa: 282, 283, 285, 286, 287, 288, 289, 292, 293, 294 Treino: 296, 297, 299, 300, 301, 302, 304, 306, 307, 308, 309 Resposta: B Analisando a série triboelética, vemos que quando atritados, o vidro adquire carga positiva e a lã carga negativa. No entanto, quando a barra devidro é colo- cada em contato com a esfera A, esta adquire carga positiva e quando o pano de lã é colocado em contato com a esfera B, esta adquire carga negativa. Sendo assim, como o pano de lã e a esfera A têm cargas de sinais opostos, eles se atrairão. Resposta: A Após o atrito, a esfera A ganha elétrons, ficando carre- gada negativamente e a esfera B perde elétrons, ficando carregada positivamente. Dessa forma, quando a carga C é colocada entre A e B, ela é atraída pela esfera A e repelida pela esfera B, como mostra a figura a seguir. Portanto, a esfera C executa um movimento retilíneo acelerado em direção à esfera A. 2323 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 13 – Eletrização (I) Exercícios de Aplicação 01. PUCCamp-SP Dispõe-se de uma barra de vidro, um pano de lã e duas pequenas esferas condutoras, A e B, apoiadas em su- portes isolados, todos eletricamente neutros. Atrita-se a barra de vidro com o pano de lã; a seguir coloca-se a barra de vidro em contato com a esfera A e o pano com a esfera B. Após essas operações: a) o pano de lã e a barra de vidro estarão neutros. b) o pano de lã atrairá a esfera A. c) as esferas A e B continuarão neutras. d) a barra de vidro repelirá a esfera B. e) as esferas A e B se repelirão. 02. PUC-SP As esferas metálicas A e B da figura estão, inicialmente, neutras e encontram-se no vácuo. Posteriormente são eletrizadas, atritando-se uma na outra e, neste processo, a esfera B perde elétrons para a esfera A. Logo após, as esferas A e B são fixadas nas posições que ocupavam inicialmente. Uma terceira esfera, C, carregada positivamente, é co- locada no ponto médio do segmento que une as esferas A e B. Pode-se afirmar que a esfera C: a) aproxima-se da esfera A, executando movimento retilíneo acelerado. b) aproxima-se da esfera B, executando movimento retilíneo acelerado. c) fica em repouso. d) aproxima-se da esfera B, executando movimento retilíneo uniforme. e) aproxima-se da esfera A, executando movimento retilíneo uniforme. Resposta: E I. C com B Q Q Q Q Q Q antes após= + − = ∴ = − 0 2 2 ( ) ' ' II. C com A Q Q Q Q Q Q Q antes após= − + = = + 2 2 4 " " III. A com B Q Q Q Q Q Q Q Q Q antes após A = + − = = − = − 4 2 2 8 8 ''' ''' Portanto, temos: 2424 03. Fuvest-SP Têm-se 3 esferas condutoras idênticas, A, B e C. As esferas A (positiva) e B (negativa) estão eletrizadas com cargas de mesmo módulo Q, e a esfera C está inicialmente neutra. São realizadas as seguintes ope- rações: I. toca-se C em B, com A mantida à distância, e em seguida separa-se C de B; II. toca-se C em A, com B mantida à distância, e em seguida separa-se C de A; III. toca-se A em B, com C mantida à distância, e em seguida separa-se A de B. Podemos afirmar que a carga final da esfera A vale: a) zero d) + Q/6 b) + Q/2 e) – Q/8 c) – Q/4 Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 6, páginas de 41 a 44 (itens de 1 a 3) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 6, questões de 310 a 334 Tarefa: 311, 313, 314, 315, 316, 318, 319, 320, 321, 322 Treino: 324, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333, 334 Resposta: A Quando o corpo carregado positivamente entra em contato com o corpo N, este se eletriza também com carga positiva. Por sua vez, essa carga induz no corpo M uma separação de cargas, como mostra a figura a seguir. Resposta: D Ao aproximar o bastão, ocorre uma separação de car- gas entre os dois condutores, havendo passagem de elétrons do menor para o maior. Quando os condutores são separados, não há mais como os elétrons voltarem para o condutor menor, fazendo com que eles fiquem carregados com cargas de sinais opostos. 2525 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 14 – Eletrização (II) Exercícios de Aplicação 01. UFS-SE Dois corpos de cobre, M e N, inicialmente descarrega- dos, estão isolados eletricamente entre si e de outros corpos, mas estão próximos um do outro, conforme mostra a figura, onde estão nomeadas algumas faces respectivas (sempre opostas). Na face n2 encosta-se um corpo carregado com cargas elétricas positivas e, logo a seguir, ele é afastado para longe. Nota-se que a face n2 fica com cargas positivas. Nessas condições, as faces m1, m2 e n1 ficam, respec- tivamente, com cargas elétricas de sinal: a) positivo, negativo e positivo. b) negativo, positivo e negativo. c) negativo, negativo e positivo. d) positivo, positivo e negativo. e) negativo, negativo e negativo. 02. UnB-DF Na figura a seguir, estão representados dois condu- tores metálicos, descarregados, em contato entre si, suportados por barras isolantes. Aproxima-se deles o bastão isolante carregado positivamente. Com o bastão ainda próximo dos condutores, afasta-se um do outro. A representação correta das cargas presentes, agora, em cada condutor, bastante afastados entre si e do bastão, é: a) c) b) d) Resposta: E Conectando-se a esfera à terra, por qualquer ponto, ocorre um movimento transitório de elétrons da terra para a esfera, até estabelecer-se o equilíbrio eletros- tático. A carga induzida positiva anula-se e o sinal da carga final da esfera é negativo. 2626 03. Fuvest-SP Quando se aproxima um bastão B, eletrizado positiva- mente, de uma esfera metálica, isolada e inicialmente descarregada, observa-se a distribuição de cargas representadas na figura a seguir. Mantendo-se o bastão na mesma posição, a esfera é conectada à terra por um fio condutor que pode ser liga- do a um dos pontos P, R ou S da superfície da esfera. Indicando-se por (→) o sentido do fluxo transitório (φ) de elétrons (se houver) e por (+), (–) ou (0) o sinal da carga final (Q) da esfera, o esquema que representa φ e Q é: a) d) b) e) c) Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 6, páginas de 44 a 47 (itens de 4 a 6) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 6, questões de 335 a 359 Tarefa: 335, 337, 338, 340, 341, 342, 343, 345, 346, 347 Treino: 348, 349, 351, 352, 353, 354, 355, 357, 358, 359 Resposta 3 · 10–7 l 1 m C l 0,5 m C = 1,5 · 10–7 · F a) Q = C · U = 1,5 · 10–7 · 100 · 10–3 ∴ Q = 1,5 · 10–8 C b) E C U E J P P = ⋅ = ⋅ ⋅ ( ) ∴ = ⋅ − − 2 7 2 10 2 15 10 0 1 2 7 5 10 , , , Resposta: D Esfera V kQ R Q Q C = → = ⋅ ⋅ ⋅ ∴ = ⋅ − − 100 9 10 9 10 1 10 9 2 9 Capacitor Q = C · U 1 · 10–9 = 1 · 10–9 · U ∴ U = 1 V E · d = U E · 1 · 10–3 = 1 ∴ E = 1 · 103 V/m 2727 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 15 – Capacitores (I) Exercícios de Aplicação 01. UERJ Os axônios, prolongamentos dos neurônios que condu- zem impulsos elétricos, podem, de forma simplificada, ser considerados capacitores. Para um axônio de 0,5 m, submetido a uma diferença de potencial de 100 mV, calcule: a) a carga elétrica armazenada. b) a energia elétrica armazenada quando ele está totalmente carregado. Dado: densidade linear de capacitância do axônio: 3 10 7⋅ ⋅− F m 02. Mackenzie-SP Uma esfera condutora de raio 9,0 cm que se encontra no vácuo (k = 9 · 109 N · m2 / C2) é eletrizada e adquire um potencial de 100 V. Com a mesma carga elétrica desta efera, um condensador plano de 1,0 nF criaria entre suas placas, distanciadas de 1,0 mm, um campo elétrico uniforme de intensidade: a) 1 · 10–4 V/m. d) 1 · 103 V/m. b) 1 · 10–1 V/m. e) 1 · 105 V/m. c) 1 · 102 V/m. Resposta: B Energia armazenada no capacitor: E C U J= ⋅ = ⋅ ⋅ = −2 3 2 2 50 10 12 2 3 6 ( ) , Potência média dissipada na lâmpada P E t P W= = → =∆ ∆ 3 6 3 1 2 , , 2828 03. Durante um experimento em um laboratório de eletrici- dade, um capacitor de capacitância C = 50 mF é ligado emuma bateria que lhe fornece uma tensão de 12 V, como mostra a figura I. Após ficar completamente car- regado, ele é desconectado e ligado em uma lâmpada, como mostra a figura II. Considerando que durante a descarga a lâmpada te- nha ficado acesa por 3 segundos, pode-se dizer que a potência média dissipada por ela foi de: a) 1,0 W d) 1,8 W b) 1,2 W e) 2,0 W c) 1,5 W Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 7, páginas de 48 a 50 (itens de 1 a 4) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 7, questões de 360 a 383 Tarefa: 361, 362, 363, 365, 366, 368, 369, 370, 371, 372 Treino: 374, 375, 376, 378, 380, 381, 382, 383 Resposta a) A = 1 cm · 1 cm = 1 cm2 = 10–4 m2 d = 2 mm = 2 · 10–3 m C A d C Fo= ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ − − − −ε 9 0 10 10 2 10 4 5 10 12 4 3 13, , b) ε = K · ε0 = 3 · 9 · 10–12 = 27 · 10–12 F/m C A d C F' ' ,= ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ − − − −ε 27 10 10 2 10 135 10 12 4 3 12 c) Q = C’ · U = 1,35 · 10–12 · 10 Q = 1,35 · 10 –11 C Resposta C A d C A d C C A d A d A d d A C C 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 = ⋅ = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ε ε ε ε ε ε 11 1 1 1 1 1 1 2 1 4 3 2 24 24= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ → = ⇒ =ε ε A d d A C C x 2929 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 16 – Capacitores (II) Exercícios de Aplicação 01. UFU-MG Considere o capacitor representado. a) Se entre as placas existe ar ( εo F m= ⋅ −9 0 10 12, / ), determine a capacitância do capacitor. b) Introduzindo-se um dielétrico (k = 3) entre as placas, calcule a nova capacitância do capacitor. c) Determine a carga armazenada no capacitor com dielétrico. 02. As figuras a seguir representam dois capacitores de placas planas e paralelas. A capacitância do capacitor 1 vale C1 e suas placas, de área A1 cada uma, estão separadas por uma distância d1. A capacitância do capacitor 2 vale C2 = x · C1 e suas placas, de área A2 = 3A1, cada uma, estão separadas por uma dis- tância d2 = d1/2. Observando que o volume compreendido entre as placas do capacitor 2 está totalmente preenchido com um material isolante, de constante dielétrica k = 4, de- termine o valor de x. Resposta a) ∆t = 10–3 s i = 50 kA i Q t Q i t= ∆ ⇒ = ⋅ ∆ Q = 50 · 103 · 10–3 Q = 50 C b) C A d F m m m = ⋅ = ⋅ ( ) ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ −ε0 12 8 2 3 9 10 2 10 2 10 / C = 9,0 · 10 –7 F c) U Q C = U = ⋅ − 50 9 0 10 7, U = 5,6 · 10 7 V 3030 03. Unicamp-SP Um raio entre uma nuvem e o solo ocorre devido ao acúmulo de carga elétrica na base da nuvem, induzindo uma carga de sinal contrário na região do solo abaixo da nuvem. A base da nuvem está a uma altura de 2 km e sua área é de 200 km2. Considere uma área idêntica no solo abaixo da nuvem. A descarga elétrica de um único raio ocorre em 10–3 s e apresenta uma corrente de 50 kA. Considerando , responda ao que se pede. a) Qual é a carga armazenada na base da nuvem no instante anterior ao raio? b) Qual é a capacidade do sistema nuvem-solo nes- se instante? c) Qual é a diferença de potencial entre a nuvem e o solo imediatamente antes do raio? Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 7, páginas 50 e 51 (itens 5 e 6) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 7, questões de 384 a 408 Tarefa: 384, 385, 386, 387, 389, 390, 391, 392, 394, 396 Treino: 397, 398, 400, 401, 402, 404, 405, 406, 407, 408 Resposta: C C C Feq eq= ⋅ + ∴ =3 6 3 6 2µ Q1 = Q2 = Qeq = Ceq · U = 2 · 120 ∴ Q1 = Q2 = 240 µC Q1 = C1 · U1 240 = 3 · U1 ∴ U1 = 80 V Resposta: D C A d C C C V V Q C 1 2 1 2 1 2 2 2= = ∴ = = = ε ε A 2d (ligados em paralelo) Q C 1 1 ; 22 1 2 2 2 12 2 Q C Q C Q= ⇒ = Q2 3131 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 17 – Capacitores (III) Exercícios de Aplicação 01. UECE Admita que dois capacitores, um de 3 µF e outro de 6 µF, sejam conectados em série e carregados sob uma diferença de potencial de 120 V. A diferença de poten- cial, em volts, através do capacitor de 3 µF, é: a) 40 c) 80 b) 50 d) 180 02. Fuvest-SP Dois capacitores planos, C1 e C2, com placas de mesma área e com afastamentos d e 2d, respectivamente, são ligados aos terminais A e B, entre os quais existe uma diferença de potencial. Representando por Q1 e Q2 as cargas respectivas dos capacitores e por V1 e V2 as diferenças de potencial respectivas entre os terminais desses capacitores, temos: a) Q1 = Q2 ; V1 = V2 b) Q1 = 2 Q2 ; V1 = 2 V2 c) Q1 = Q2 ; V1 = V2 d) Q1 = 2 Q2 ; V1 = V2 e) Q1 = Q2 ; V1 = 2 V2 Resposta: A Cp = C2 + C3 Cp = 6 µF C C C C C C C F s p p s s = ⋅ + ⇒ = ⋅ + = 1 1 3 6 3 6 2 µ Q = Ceq · U ⇒ Q = 2 µF · 300 V Q = 600 µC C Q U F C Up = = ' ' 6 600 µ µ U’ = 100 V Q1 = Q Q2 = C2 · U’ = 2 µF · 100 V Q2 = 200 µC Q3 = Q1 – Q2 Q3 = 400 µC 3232 03. AFA-SP Considere a associação da figura abaixo. As cargas, em µC, de cada capacitor, C1, C2 e C3, são, respectivamente: a) 600, 200 e 400. c) 600, 400 e 200. b) 200, 300 e 400. d) 200, 400 e 600. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 7, páginas de 52 a 57 (itens 7 e 8) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 7, questões de 409 a 425 Tarefa: 409, 410, 411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418 Treino: 419, 420, 421, 423, 424, 425 Resposta: B Chaves K Z X Y Pólos N N S S ou neutro Resposta: C As posições dos pólos magnéticos e geográficos não coincidem. Próximo do pólo geográfico sul localiza-se o polo norte magnético e próximo do pólo geográfico norte localiza-se o pólo sul magnético. 3333 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 18 – Introdução ao eletromagnetismo Exercícios de Aplicação 01. UnB-DF Três chaves de fenda que podem estar com as pontas imantadas, cujos pólos são X, Y e Z, são aproximadas do pólo K de um ímã. Observamos que os pólos X e Y são atraídos e Z, repelido. Se a chave X é um pólo sul, podemos afirmar que: a) Y é um pólo norte. b) Z e K são pólos norte. c) Y não está imantada e K é um pólo sul. d) Nenhuma dessas. 02. UFPA A Terra é considerada um ímã gigantesco, que tem as seguintes características: a) O Pólo Norte geográfico está exatamente sobre o pólo sul magnético, e o Sul geográfico está na mesma posição que o norte magnético. b) O Pólo Norte geográfico está exatamente sobre o pólo norte magnético, e o Sul geográfico está na mesma posição que o sul magnético. c) O pólo norte magnético está próximo do Pólo Sul geográfico, e o pólo sul magnético está próximo do pólo Norte geográfico. d) O pólo norte magnético está próximo do Pólo Norte geográfico, e o pólo sul magnético está próximo do Pólo Sul geográfico. e) O Pólo Norte geográfico está defasado de um ângulo de 45° do pólo sul magnético, e o Pólo Sul geográfico está defasado de 45° do pólo norte magnético. Resposta: D Resposta: C Desenhando as linhas de indução magnética, determi- namos no ponto P a posição da agulha da bússola, que deve ser tangente a elas e com o pólo norte no mesmo sentido (vetor agulha). 3434 03. A figura representa um campo magnético de uma dada região. Quanto aos vetores campo magnético nos pon- tos X e Y, podemos afirmar: I. Têm a mesma direção. II. Têm sentidos opostos. III. Em X é mais intenso que em Y. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmação I é correta. b) Somente a afirmação II é correta. c) Somente a afirmação IIII é correta. d) Somente as afirmações I e III são corretas. e) Somente as afirmações II e III são corretas. 04. Qual o posicionamento daagulha de uma bússola quan- do colocada no ponto P do plano do caderno, quando aproximamos dois ímãs, conforme a figura abaixo? Despreze a ação do campo magnético terrestre. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 8, páginas de 58 a 60 (item 1) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 8, questões de 426 a 449 Tarefa: 426, 427, 428, 431, 432, 434, 437, 438, 441, 442 Treino: 443, 444, 446, 448, 449 Resposta: D Corrente saindo do papel, perpendicularmente. Sentido do campo, dado pela regra da mão direita, será anti-horário. As bússolas se orientam no sentido do campo magnético. Permanece inalterada somente a posição da bússola C. Resposta: D • Campo terrestre: • Campo do fio (regra da mão direita) • Campo resultante: 3535 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 19 – Campo magnético (I) Exercícios de Aplicação 01. Fuvest-SP A figura representa quatro bússolas que apontam inicialmente para o Pólo Norte terrestre. Pelo ponto O, perpendicular ao plano do papel, coloca-se um fio condutor retilíneo e longo. Ao passar pelo condutor, uma corrente elétrica contínua e intensa, no sentido do plano do papel para a vista do leitor, permanece inalterada somente a posição: a) das bússolas A e C. b) das bússolas B e D. c) das bússolas A, C e D. d) da bússola C. e) da bússola D. 02. Unifei-MG Uma bússola apontando para o norte magnético está ao lado de um fio condutor muito longo, conforme a figura abaixo. Passa-se então uma corrente elétrica intensa pelo fio condutor, com sentido saindo do plano do papel e indo de encontro à vista do leitor. A nova posição da bússola será aproximadamente: Resposta: C Como o ponto P e o condutor encontram-se no plano da folha do caderno, o vetor indução magnética B é perpendicular à folha e, pela regra da mão direita, determinamos seu sentido, que é entrando na folha, conforme está representado na figura acima. Calculando sua intensidade em unidades do SI, temos: B i d B B T B T = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⇒ = − − − µ π π π µ 0 7 1 6 2 4 10 5 2 2 10 5 10 5 Resposta: E Para que o campo magnético resultante em P seja nulo, as correntes elétricas, nos condutores, devem ter sentidos opostos (regra da mão direita), conforme a figura abaixo, por exemplo. Como os vetores indução magnética B1 e B2 têm sen- tidos opostos, para que o campo em P seja nulo, eles devem ter intensidades iguais: B1 = B2 µ π µ π ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⇒ = ⋅i d i d i i i i1 2 1 2 1 22 4 2 4 1 4 3636 03. Para o longo fio condutor retilíneo da figura, percorrido por corrente elétrica de intensidade 5 A, situado sobre a sua folha do caderno e imerso no vácuo, o campo mag- nético, no ponto P da folha, tem intensidade e sentido, respectivamente, representados pela alternativa: a) 5µT e b) 5 · 10–4 e c) 5µT e d) 1 · 10–4 e e) 1µT e 04. Dois condutores retilíneos, de espessuras desprezíveis muito longos, paralelos e perpendiculares ao plano da folha, são percorridos por correntes elétricas i1 e i2 como indica a figura abaixo. Qual das alternativas corresponde à razão entre as intensidades das correntes i1 e i2 e indica corretamente os sentidos das correntes nos condutores, de modo que o campo magnético no ponto P seja nulo? a) i1 = 2 · i2 e de sentidos opostos. b) i1 = 3 · i2 e de mesmo sentido. c) i1 = 3 · i2 e de sentidos opostos. d) i1 = 4 · i2 e de mesmo sentido. e) i1 = 4 · i2 e de sentidos opostos. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 8, páginas de 61 a 63 (itens 2 e 3) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 8, questões de 450 a 474 Tarefa: 450, 451, 452, 455, 458, 459, 460, 465, 466, 467 Treino: 468, 469, 470, 472, 473 Resposta: A B i R B B T = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ − − − µ π π 0 7 2 5 2 4 10 2 2 10 4 10 Sentido dado pela regra da mão direita. Resposta: E B B i d i R R i R i A fio espira= ⋅ = ⋅ ⇒ ⋅ = ⇒ = µ π µ1 2 2 22 2 62 8 3 14 2 10 , , Resposta a) µ0 = 4π · 10–7 T · m/A i = 4 A B = 8π · 10–4 T B n i d n d B i n d = ⋅ ⋅ ⇒ = ⋅ ⇒ = ⋅ ⋅ ⋅ − − µ µ π π 8 10 4 10 4 4 7 n d espiras metro= 500 / b) Cortando 20% de seu comprimento d, reduziremos em 20% também o número n de espiras, logo a den- sidade linear de espiras n d permanecerá constante e, assim, não haverá alteração na intensidade do campo magnético em seu interior. 3737 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 20 – Campo magnético (II) Exercícios de Aplicação 01. Unisa-SP Uma espira circular de raio π cm é percorrida por uma corrente de intensidade 2,0 ampères, no sentido anti-ho- rário, como mostra a figura. O vetor indução magnética no centro da espira é perpendicular ao plano da figura e de intensidade: a) 4 · 10–5 T, orientado para fora. b) 4 · 10–5 T, orientado para dentro. c) 2 · 10–4 T, orientado para fora. d) 2 · 10–4 T, orientado para dentro. e) 4 · 10–4 T, orientado para fora. 03. Um solenóide muito longo, imerso no vácuo, é percor- rido por uma corrente elétrica de intensidade 4 A. Se o campo magnético em seu interior tem intensidade 8 · 10–4 T , determine: a) a densidade linear de espiras desse solenóide; b) o que acontecerá com a intensidade do campo magnético no interior do solenóide, se cortarmos 20% de seu comprimento. Dado: m0 = 4π · 10–7 T · m/A 02. FAAP-SP O condutor retilíneo longo indicado na figura é per- corrido pela corrente i = 62,8 A. O valor da corrente i na espiral circular de raio R, a fim de que seja nulo o campo magnético resultante no centro O da mesma, será igual a: a) nulo. b) 1 A c) 1.000 A d) 100 A e) 10 A Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 8, páginas de 64 a 66 (itens de 4 a 6) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 8, questões de 475 a 500 Tarefa: 475, 476, 477, 480, 482, 483, 484, 492, 493, 497 Treino: 479, 481, 485, 486, 490, 491, 494, 495, 496, 499, 500 Resposta Aplicando a regra da mão esquerda ou do tapa. 3838 Módulo 21 – Força magnética (I) Exercícios de Aplicação 01. Nos casos abaixo, determine a direção e o sentido da força que atua sobre a carga elétrica q lançada com velocidade v , numa região de campo magnético uni- forme, representado pelo vetor B . 02. Fuvest-SP Assim como ocorre em tubos de TV, um feixe de elétrons move-se em direção ao ponto central O de uma tela, com velocidade constante. A trajetória dos elétrons é modificada por um campo magnético vertical B, na direção perpendicular à trajetória do feixe, cuja intensidade varia em função do tempo t como indicado no gráfico. Devido a esse campo, os elétrons incidem na tela, deixando um traço representado por uma das figuras a seguir. A figura que pode representar o padrão visível na tela é: a) b) c) Resposta: E A direção da força magnética Fm sobre o elétron é per- pendicular ao plano determinado por B (vetor indução magnético) e V (velocidade). Como esta força só atua horizontalmente, o elétron sempre incidirá no eixo x da tela, logo a projeção da sua trajetória no eixo x será: Resposta Fe = Fm a) q · E = q · v · B v E B v m s= ⇒ = ⋅2 00 107, / b) q v B mv R R m v q B R m ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ ⇒ = 2 125 3939 EM S E- 0 7- FI 5 d) e) 03. Unifei-MG a) Qual é a velocidade de um feixe de prótons que não sofre deflexão sob a influência combinada de um campo elétrico de intensidade 3,40 · 104 N/m e um campo magnético de 1,70 · 10–3 T, ambos perpendiculares entre si e à direçãode propagação do feixe? b) Qual é o raio da órbita descrita pelos prótons quando o campo elétrico cessa? Dados: qpróton = 1,60 · 10–19 C; mpróton = 1,70 · 10–27 kg Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 9, páginas de 67 a 70 (itens 1 e 2) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 9, questões de 501 a 537 Tarefa: 501, 502, 503, 507, 512, 514, 516, 520, 522, 525 Treino: 510, 515, 517, 521, 524, 527, 530, 533, 534, 535, 536, 537 Resposta a) F = 0 ( q = 0° ) d) b) e) c) Resposta: A Dados : m = 8g = 8 · 10–3 kg L = 20 cm = 2 · 10–1 m B = 0,05 T = 5 · 10–2 T g = 10 m/s2 Do equilíbrio da espira: Fmag = P (Tração nula nos fios) B · i · L · sen90 1 ° = m · g i m g B i A= ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⇒ = − − − 8 10 10 5 10 2 10 8 0 3 2 1 , L 4040 Módulo 22 – Força magnética (II) Exercícios de Aplicação 01. Nos casos abaixo, determine a direção e o sentido da força magnética sobre o fio retilíneo que é percorrido pela corrente elétrica i, estando imerso num campo magnético uniforme. a) d) b) e) c) 02. Vunesp Um dos lados de uma espira retangular rígida com massa m = 8,0 g, na qual circula uma corrente i, é atado ao teto por dois fios não condutores de comprimentos iguais. Sobre esse lado da espira, medindo 20,0 cm, atua um campo magnético uniforme de 0,05 T, perpendicular ao plano da espira. O sentido do campo magnético é representado por uma seta vista por trás, penetrando o papel, conforme é ilustrado na figura. Considerando g = 10,0 m/s2, o menor valor da corrente i que anula as trações nos fios é: a) 8,0 A d) 5,0 A b) 7,0 A e) 4,0 A c) 6,0 A Resposta: E Fn i i L d i i = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − − − µ π π π π π 0 1 2 7 7 7 2 2 10 4 10 1 2 1 2 10 2 4 10−− = = = 7 2 2 1 1 i i i A 4141 EM S E- 0 7- FI 5 03. UMC-SP Dois condutores infinitos, suficientemente finos, são mantidos no vácuo a uma distância de 1,0 m um do outro e percorridos por correntes iguais, conforme a figura a seguir. Verifica-se, experimentalmente, que a força de atra- ção entre os fios, por metro de comprimento, é de 2 · 10–7 N/m. Nessas condições, com a permeabilidade magnética igual a 4π · 10–7 T m A ⋅ , a corrente elétrica, em cada fio, é: a A b A c A d A e ) · ) · ) ) ) 20 10 40 10 2 1 2 4 4 − −π π π 110, A Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 9, páginas de 70 a 73 (itens 3 e 4) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 9, questões de 538 a 569 Tarefa: 538, 539, 545, 546, 547, 548, 549, 554, 559, 561 Treino: 540, 542, 550, 552, 555, 558, 566, 568, 569 Resposta: C θ θ = ° ⇒ ∅ = = ° ⇒ ∅ = ⋅ 90 0 0 m ní máx B A Resposta r cm m B A = = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ° = ⋅ ⋅ ⋅ − − 20 0 2 10 0 2 60 10 0 04 1 3 2 3 , cos ( , ) cos , φ θ φ π φ π 22 10 4 10 1 2 2 10 6 10 3 2 5 5 φ π φ π φ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ − − − − Wb Resposta ∆ ∆ ∆ ∆ φ θ φ φ = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ° = B A Wb cos ( , ) cos10 1 0 2 0 2 Obs.: Em 1 segundo, a barra se desloca 0,2 m. 4242 Módulo 23 – Indução eletromagnética (I) Exercícios de Aplicação 01. O fluxo magnético que atravessa uma determinada área: a) é máximo quando o campo magnético é oblíquo à área. b) é mínimo quando o campo é normal à área. c) pode variar entre zero e um valor máximo, de- pendendo da posição relativa entre a área e o campo magnético. d) é sempre constante. 03. Uma espira retangular possui um dos lados móvel, conforme figura abaixo. Este lado é deslocado com velocidade de 0,2 m/s em uma região onde existe um campo magnético uniforme de 10 T. Calcule a varia- ção do fluxo magnético que atravessa a espira a cada segundo. 02. Um anel de raio 20 cm se encontra em um campo de indução magnética de 10–3 T. Sabe-se que o campo faz 30° com o plano do anel. Calcule o fluxo magnético que atravessa o anel nessas condições. Utilize π = 3. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 10, páginas 74 e 75 (item 1) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 10, questões de 570 a 579 Tarefa: 570, 571, 572, 573, 574, 575 Treino: 576, 577, 578, 579 Resposta: C O aumento na intensidade da corrente elétrica no fio gera um aumento no fluxo magnético no interior das es- piras. Como elas se opõem a esse aumento, temos: Resposta: B Ao se aproximar da espira, o ímã induz uma corrente que provoca repulsão entre o ímã e a espira. Nesse caso, a espira funciona como um ímã, conforme a figura. 4343 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 24 – Indução eletromagnética (II) Exercícios de Aplicação 01. UFV-MG Próximo a um fio percorrido por uma corrente i são colocadas três espiras A, B e C, como mostra a figura abaixo. Se a corrente no fio aumenta com o tempo, pode-se afirmar que o sentido da corrente induzida nas espiras A, B e C, respectivamente, são: a) anti-horário, anti-horário e horário. b) anti-horário, anti-horário e anti-horário. c) horário, horário e anti-horário. d) anti-horário, horário e anti-horário. e) horário, horário e horário. 02. UFTM-MG Um ímã em forma de barra aproxima-se de uma espira, conforme indica a figura. Nessas condições, a espira se comporta como um ímã posicionado espacialmente conforme o indicado em: a) d) b) e) c) Resposta a) ε φ π= = ⋅ = ⋅∆ ∆ ∆ ∆t B A t B R t 2 ε π ε π= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅( ) ⋅ ⇒ = ⋅ − − − − 5 10 2 10 5 10 4 10 4 2 2 2 6 V b) R L A R r = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ( ) = ⋅ Ω − − − − −ρ π π 2 10 2 2 10 2 2 10 10 8 10 8 2 8 2 3 2 4 ε ε π π= ⋅ ⇒ = = ⋅ ⋅ = ⋅ − − −R i i R 4 10 8 10 0 5 10 6 4 2, i = 5π · 10–3 A 4444 03. Unicamp-SP O princípio de funcionamento dos detectores de metais utilizados em verificações de segurança é baseado na lei de indução de Faraday. A força eletromotriz induzida por um fluxo de campo magnético variável através de uma espira gera uma corrente. Se um pedaço de metal for colocado nas proximidades da espira, o va- lor do campo magnético será alterado, modificando a corrente na espira. Essa variação pode ser detectada e usada para reconhecer a presença de um corpo metálico nas suas vizinhanças. a) Considere que o campo magnético B atravessa per- pendicularmente a espira e varia no tempo segundo a figura. Se a espira tem raio de 2 cm, qual é a força eletromotriz induzida? b) A espira é feita de um fio de cobre de 1 mm de raio e a resistividade do cobre é ρ = 2 · 10– 8 ohm-metro. A resistência de um fio é dada por R L A = ρ , em que L é o seu comprimento e A é a área da sua seção reta. Qual é a corrente na espira? Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 10, páginas de 75 a 78 (item 2) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 10, questões de 580 a 618 Tarefa: 580, 581, 586, 590, 595, 596, 600, 602, 604, 615 Treino: 582, 584, 587, 588, 591, 593, 597, 599, 601, 607, 611, 612, 615, 617, 618 Resposta: D φ = B · A · cos θ I. – Área diminuindo – fluxo diminuindo. (Verdadeiro) II. Pela lei de Lenz: a corrente induzida fará o fluxo au- mentar, gerando um campo magnético para fora do plano do papel. Pela regra da mão direita, corrente com sentido anti-horário. (Verdadeiro) III. Paralela à velocidade e no sentido oposto. (Falso) Resposta: B Sendo E = B · d · v, temos: E = 6 · 0,5 · 2 E = 6 V A força magnética que age sobre os elétrons desloca-os de Y para X (mão esquerda), por isso o sentido indicado da corrente induzidai0 é de X para Y. A haste comporta- se como um gerador. Logo, temos: Vx < Vy . 4545 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 25 – Indução eletromagnética (III) Exercícios de Aplicação 01. UFSC A figura abaixo representa um condutor colocado sob a ação de um campo magnético constante, com uma barra metálica apoiada sobre o condutor, deslocando-se com velocidade v . Dadas as afirmativas: I. O fluxo magnético no interior da espira ABCD está diminuindo, em módulo. II. A corernte induzida circula na espira no sentido anti- horário. III. A força que atua na barra é perpendicular à velocidade. Estão corretas a) somente I. d) duas delas. b) somente II. e) todas. c) somente III. 02. Ao deslocarmos a haste condutora XY, perpendicu- larmente às linhas de indução magnética do campo magnético uniforme de intensidade 6 T da figura, com velocidade constante de 2 m/s, estabelece-se entre X e Y uma diferença de potencial elétrico de: a) 12 V com VX > VY b) 6 V com VX < VY c) 3 V com VX < VY d) 6 V com VX > VY e) 12 V com VX < VY Resposta 1. a) Anti-horário b) ∅ = ∅ = = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⇒ = = − 0 2 0 0 0 10 0 20 0 50 1 0 10 0 50 0 B A Wb v s t t s v cos º , , , . ,∆ ∆ ∆ ∆ ,, , , , , 50 10 10 10 10 10 10 2 2 = = − ∅ = − ⋅ ⇒ = ⋅ − − s t Vε ε∆ ∆ 2. A espira será percorrida pela corrente elétrica indu- zida durante 1,0 s na entrada da região do campo magnético e durante 1,0s na saída desse campo. ∆t = 2,0 s 4646 03. UFMG Esta figura mostra uma espira retangular, de lados a = 0,20 m e b = 0,50 m, sendo empurrada, com ve- locidade constante v = 0,50 m, para uma região onde existe um campo magnético uniforme B = 0,10 T, en- trando no papel. 1. Considerando o instante mostrado na figura, a) indique o sentido da corrente induzida na espira. Justifique sua resposta. b) determine o valor da força eletromotriz induzida na espira. 2. Sabendo que a espira atravessa completamente a região onde existe o campo magnético, determine o tempo durante o qual será percorrida por corrente induzida a partir do instante em que começa a entrar no campo magnético. Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 10, páginas 78 e 79 (item 3) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 10, questões de 619 a 635 Tarefa: 619, 620, 622, 625, 627, 629, 630, 631, 632 Treino: 621, 623, 624, 626, 628, 633, 634, 635 Resposta: C A bateria do automóvel tem voltagem contínua e provo- ca corrente contínua nas espiras do primário. Portanto, no primário, o fluxo é constante. Nesse caso, não há corrente induzida no secundário e o transformador não funciona. Resposta: A I. Correta. Variando-se o fluxo magnético no primeiro, surge uma corrente elétrica induzida no secundário. II. Falso. Para corrente constante, não há variação do fluxo magnético. III. Falso. O transformador muda a ddp. O maior número de espiras indica maior ddp. 4747 EM S E- 0 7- FI 5 Módulo 26 – Corrente alternada e transformadores Exercícios de Aplicação 01. Cefet-MG Quando o primário de um transformador está ligado a uma bateria de automóvel de 12 V, a (o): a) fluxo magnético, no secundário, é variável. b) tensão induzida, no secundário, é constante. c) corrente, nas espiras do primário, é contínua. d) fluxo magnético, nas espiras do primário, é nulo. e) corrente, nas espiras do secundário, é alternada. 02. Cefet-PR Um transformador é constituído de duas bobinas inde- pendentes (primário e secundário), enroladas sobre a mesma peça de ferro (núcleo do transformador). Com relação a esse dispositivo, analise as afirmativas a seguir. I. O funcionamento do transformador é baseado no fenômeno da indução eletromagnética. II. O transformador só funciona com corrente contínua e constante na bobina primária. III. Se o número de espiras do primário for maior que o número de espiras do secundário, o transformador funciona como um elevador de potência. Podemos afirmar que: a) apenas a afirmativa I é correta. b) apenas as afirmativas I e II estão corretas. c) apenas as afirmativas I e III estão corretas. d) apenas as afirmativas II e III estão corretas. e) todas as afirmativas estão corretas. Resposta: A Analisando o secundário: Us = 6 V Ps = is ·Us → 3 = is · 6 is = 0,5 A Analisando a transformação: U U N N U U U V p s p s p p p = = = ⋅ = 6 500 25 500 6 25 120 • Para um transformador ideal: P P i U i U i i i A p s p p s s p p p = ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅ = 120 0 5 6 0 5 6 120 0 025 , , , 4848 03. Cefet-PR Um transformador com 500 espiras no primário e 25, no secundário é utilizado por um aparelho eletrônico com as seguintes especificações: 6,0 V – 3,0 W. A tensão, em volts, e a corrente, em ampères, no primário desse transformador são, respectivamente, iguais a: a) 120 e 0,025 d) 220 e 0,05 b) 120 e 0,25 e) 220 e 20 c) 120 e 10 Roteiro de Estudos Leia com atenção: Física 5 – Capítulo 10, páginas 79 e 80 (item 4) Faça: Exercícios compatíveis: Capítulo 5, questões de 636 a 650 Tarefa: 636, 637, 638, 639, 640, 641, 642, 643, 645, 646 Treino: 644, 647, 648, 649, 650
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