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-Lista 01 - Cargas Elétricas. 01) A respeito da estrutura atômica e do estudo qualitativo das cargas elétricas do átomo, são feitas as seguintes afirmações. I. Dá-se o nome de “átomo eletricamente neutro” ao átomo onde o número de portadores de carga elétrica positiva é igual ao número de portadores de carga elétrica negativa. Verdadeiro - Um átomo eletricamente neutro possui igualdade no número de prótons e elétrons, então sua carga é nula. II. Íon é nome científico dado a todo átomo eletricamente neutro. Incorreto - Íon é um átomo eletrizado que ganhou ou perdeu elétrons. Cátion íons positivos que perderam elétrons Ânions íons negativos que recebem elétrons. III. Carga elétrica é uma propriedade inerente à matéria, enquanto que prótons e elétrons designam os portadores da carga. Verdadeira - Carga Elétrica é uma propriedade das partículas elementares que compõem o átomo, por meio dos Prótons e Elétrons. IV. Prótons e elétrons transportam cargas de mesmo sinal, porém com módulos diferentes. Incorreto - Prótons carregam cargas Positivos Elétrons carregam cargas Negativas. V. Quantidade de carga elétrica Q é medida no sistema internacional de unidades através da unidade coulomb. Verdadeiro - Unidade para Carga Elétrica No SI é C 02) Com relação às propriedades dos materiais condutores e isolantes, afirma-se que: I. Os metais são bons condutores de eletricidade, pois os elétrons mais afastados do núcleo, podem pois os elétrons mais afastados do núcleo, podem Verdadeiro Nos metais, os elétrons estão pouco ligados ao átomo, permitindo que se movimentam tranquilamente conduzindo carga. II. Em condutores sólidos, como um fio elétrico, é possível tanto o movimento de íons como o de elétrons. Incorreto Condutores sólidos o movimento predominante é apenas os de elétrons, já que os átomos estão presos um ao outro íons não se movimentam. III. Isolantes são materiais onde não existe o movimento de portadores de carga, ou, se existe o movimento, ocorre com dificuldade. Verdadeiro Isolantes são materiais que oferecem grande resistência ao movimento de cargas elétricas, seus elétrons estão fortemente ligados ao átomos. IV. Em condutores sólidos, como um fio elétrico, só ocorre o movimento de elétrons. Verdadeiro Movimento predominante em condutores sólidos é o de elétrons, por estarem poucos ligados ao átomo, enquanto os prótons ficam presos ao núcleo. 03) Qual a carga total associada a um corpo que perdeu 40 bilhões de elétrons? (e = 1,6 × 10-19 C) Carga Total : o número em excesso ou em falta vezes o valor de carga de 1 elétrons que é o msm para prótons. - Fórmula. qt = +/- n x e Em que n é o número da em excesso e “e” é o valor de carga para um elétron ou próton. Nesse caso ele perdeu 40 bilhões de elétrons, escrito na base 10 fica, 4,0 x 10^10 qt = 4,0 x 10^10 x 1,6 x 10^-19 qt = 6,4 x 10^-9 C. 04) O número de Avogadro é uma constante química que mede o número de átomos ou moléculas contidos em um mol de substância. Seu valor é, aproximadamente, 6,023 x 1023. Qual a carga associada a essa quantidade de partículas? qt = 6,023 x 10^23 x 1,6 x 10^-9 qt = 9,63 x 10^4 ou 96300 C. 05) Nuvens do tipo cumulonimbus são nuvens de grande concentração de cargas elétricas. Qual o número de íons em excesso em uma nuvem de carca 400 C? Nesse Caso nós é dado já a Carga Total e se Quer achar o número em excessos 400 = n x 1,6 x 10^-19 n = 2,5 x 10^21. 06) (Unitau-SP) Uma esfera metálica tem carga elétrica negativa de valor igual a 3,2 x 10-4 C. Sendo a carga do elétron igual a 1,6 x 10-19 C, pode-se concluir que a esfera contém: Agora ela indica que a Carga é negativa, o que ocorre pelo maior número de Prótons. 3,2 x 10^-4 = n x 1,6 x 10^-19 n = 2 x 10^15 prótons em excesso. 07) Uma partícula está eletrizada positivamente com uma carga elétrica de 4,0 × 10-15 C. Como o módulo da carga do elétron é 1,6 × 10-19 C, essa partícula Outra carga indicada positiva, que tem Prótons em excesso e também pode ser lido como a que perdeu a mesma quantidade de elétrons . 4,0 x 10^-15 = n x 1,6 x 10^-19 n = 2,5 x 10^4 elétrons Perdidos. 08) Veículos, em movimento, podem adquirir cargas elétricas graças ao atrito com o ar. Em virtude disso, uma pessoa pode até mesmo “tomar um choque” ao entrar em contato com um veículo. Mas existe um fator que pode ser determinante em um processo de eletrização como esse: a umidade do ar. Se o clima estiver seco, um veículo que se atrita com o ar, permanecerá eletrizado? Explique. 09) Em Belém, capital do estado do Pará, o ar atmosférico é bastante úmido. Com base nessa informação, se uma pessoa tocar em um veículo que tenha se atritado com o ar correrá o risco de “tomar um choque”? Por quê? 10) Nas indústrias de tecido e papel, esses materiais estão em constante atrito com as peças e engrenagens dos maquinários que realizam a produção e como prevenção contra acidentes, o ar do ambiente é constantemente umedecido.Justifique qual a razão dos procedimentos tomados nos casos 1 e 2, respectivamente.. Todas essas questões tendem à mesma explicação, resumidamente fica assim. O atrito ele gera carga elétrica, e essa carga fica alojada na superfície atritada, a umidade do ar, é um fator que ajuda a dispersão dessas cargas alojadas, enquanto um ar seco as mantém e contribui para se acumular mais carga. -Lista 03 - Potencial Elétrico e Capacitância 01) Em um experimento de eletrostática, têm-se dois corpos sólidos eletrizados, A e B, que serão postos em contato indireto. Sabe-se que os corpos possuem potenciais elétricos VA e VB. Sobre esse experimento, são feitas as seguintes afirmações: I. Para que ocorra a passagem de cargas elétricas de um corpo para outro, os potenciais VA e VB devem ser diferentes. Verdadeiro A diferença de potencial ou tensão elétrica é o que impulsiona o movimento de cargas elétricas de um ponto para o outro. II. O fluxo de cargas se dará do corpo de menor potencial para o de maior potencial. Incorreto. Cargas elétricas (positivas) se movem do maior para o menor potencial elétrico. Elétrons (cargas negativas) se movem no sentido oposto ao da corrente elétrica convencional. III. Para que o fluxo de cargas de um corpo para outro se interrompa, os potenciais VA e VB devem ser iguais. Verdadeiro Quando é atingido o mesmo potencial elétrico o fluxo de carga para, sem a diferença de potencial não a deslocamento de cargas. 02) Quando dizemos que entre dois pontos de um campo elétrico existe uma diferença de potencial de 200 V, queremos dizer que: Para mover uma carga de 1 coulomb de um ponto ao outro, o campo realiza (ou exige) 200 joules de trabalho. 03)A tensão residencial normal de Belém é de 110 V. Se um equipamento de 220 V for ligado à rede da cidade, certamente O aparelho não se danificará, pois a rede gerará uma energia de apenas 110 J para cada 1 coulomb de carga elétrica, embora seu desempenho não continue o mesmo CAI NA PROVA 04) A diferença de potencial entre a superfície da Terra e uma nuvem é de 8 x 10^6 . Durante a ocorrência de um raio, uma carga de 40C é transferida por um raio da nuvem Á Terra. A energia consumida no transporte da carga foi de: Fórmula para Energia Elétrica Diferença de Potencial x Carga Elétrica W = ΔU x qt w = 8 x 10^6 x 40 w = 320 x 10^6 J = 3,2 x 10^8 J. 08) Um capacitor consegue armazenar cargas de até 1 nC para uma diferença de potencial entre suas placas de 1 mV. Indique, entre as alternativas abaixo, o módulo da capacitância desse dispositivo: Fórmula de Capacitância Carga Armazenada (Coloumbs) Diferença de Potencial (Volts) C = Q V Carga = 1 nanoCoulomb, que escritona base 10 fica = 1 x 10^-9. Diferença de Potencial = 1 miliVolts, que escrito na base 10 = 1 x 10^-3 Então; C = 1 x 10^-9 1 x 10^-3. C = 1 x 10^-6 = 1 microFarad. = 1μF CAI NA PROVA 09) A figura abaixo ilustra um tipo de capacitor comercial de formato cilíndrico, com seus valores nominais para capacidade e tensão elétrica: a) Qual a quantidade máxima de carga armazenada por esse capacitor? Fórmula de Capacitância Carga Armazenada (Coloumbs) Diferença de Potencial (Volts) C = Q V Capacitância = 50 picoFarad, que escrito na base 10 = 50 x 10^-12 F. Diferença de Potência = 10 Volts. Então: 50 x 10^-12 = Q 10 Q = 50 x 10^-12 x 10 Q = 500 x 10^-12 = 5 x 10^-10 C b) Qual a energia potencial elétrica máxima armazenada por esse capacitor? Fórmula para Energia Elétrica Armazenada em um Capacitor. Carga Armazenada x Diferença de Potencial 2 W = Q x V 2 Então: W = 5 x 10^-10 x 10 2 W = 25 x 10^-10 = 2,5 x 10^-9 J W = 2,5 nanoJoules. Lista 05 - Corrente e Resistência Elétrica 01) Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ela provoca alguns efeitos muito importantes. Considere os seguintes efeitos da corrente elétrica: I. Efeito Joule ou térmico: um condutor percorrido por corrente elétrica sofre um aquecimento. II. Efeito químico: uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é percorrida por corrente elétrica. III. Efeito luminoso: a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito, sob baixa pressão. IV. Efeito fisiológico: a corrente elétrica ao atravessar organismos vivos produz contrações musculares. V. Efeito magnético: um condutor percorrido por corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Na nossa residência, os efeitos que sempre acompanham a corrente elétrica são: Na nossa Residência, ao utilizarmos aparelhos elétricos os efeitos da corrente elétrica mais comuns são.w Efeito Joule ou Térmico: Geração de Calor com Corrente Elétrica. Efeito Magnético: Geração de Campo Magnético ao redor do fio condutor. 02) Em relação à corrente elétrica, considere as afirmativas a seguir. I. A corrente elétrica é uma grandeza vetorial, definida como a razão entre a variação da quantidade de carga elétrica que flui em um meio em um intervalo de tempo. Incorreta Corrente Elétrica é uma grandeza escalar, não vetorial. A definição dele é ΔQ/ΔT, variação da quantidade de carga que flui em um meio num intervalo de tempo. II. A corrente elétrica convencional descreve o fluxo de cargas elétricas positivas. Verdadeiro Pela convenção, considera-se o sentido da corrente elétrica como movimentos de cargas positivas, embora na prática, nos condutores metálicas se movam em oposto III. Os elétrons fluem no interior dos metais com a velocidade da luz. Incorreto Os elétrons têm uma velocidade de drift (ou deriva) muito pequena de ordem de milímetros por segundo. IV. O campo elétrico é o responsável por fazer cargas elétricas se movimentarem em um circuito elétrico. Verdadeiro O campo elétrico é quem exerce força sobre as cargas fazendo com que elas se movimentam e geram corrente elétrica. 3) Suponha que em um experimento de eletrólise, representado pela figura a seguir, 3 coulombs de carga positiva e 3 coulombs de carga negativa atravessem o plano PP' durante 1 segundo. A corrente em ampères indicada pelo amperímetro A será: Como essas cargas estão se movendo em sentidos opostos, a carga total é a soma das cargas positiva e negativa que atravessam o plano. Qt = 3 + 3 = 6 Coulomb. Fórmula Corrente Elétrica Quantidade de Carga Elétrica Intervalo de Tempo i = ΔQ ΔT Então i = 6 1 i = 6 Ampéres. 04) Pela secção reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor a intensidade da corrente elétrica, em ampéres, é igual a: Fórmula Corrente Elétrica Quantidade de Carga Elétrica Intervalo de Tempo i = ΔQ ΔT Como a questão diz 1 minuto = 60 segundos. Então i = 12 60 i = 0,2 Ampéres. CAI NA PROVA 05) Uma lâmpada permanece acesa durante 5 minutos por efeito de uma corrente de 2 A, fornecida por uma bateria. Nesse intervalo de tempo, a carga total (em C) liberada pela bateria é: Fórmula Corrente Elétrica Quantidade de Carga Elétrica Intervalo de Tempo i = ΔQ ΔT Como a questão diz 5 minutos = 300 segundos. Então 2 = ΔQ 300 ΔQ = 600 Coulomb. CAI NA PROVA 06) Uma bateria de carro foi feita para suportar uma carga elétrica de 30 A.h. Sabendo-se que a bateria é usada para alimentar um circuito elétrico que utiliza uma corrente elétrica de 25 A, o máximo tempo de duração dessa bateria, em minutos, é igual a: Fórmula Corrente Elétrica Quantidade de Carga Elétrica Intervalo de Tempo i = ΔQ ΔT Observando que a questão nos dá a quantidade de carga na unidade de Amperes horas, podemos definir que a resposta vai ser dada do tempo em horas .Então 25 A= 30 Ah ΔT ΔT= 30 25 ΔT= 1,2 Horas = 72 mim.