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Física Teórica 3 - Aula 4 Gabarito: Resposta da questão 1: V – F – F – F – V. Verdadeira. Falsa. A eletrização por atrito, via de regra, acumula baixas cargas estáticas incapazes de maiores danos ou de serem fatais. A sensação, muitas vezes, é de um desconforto devido ao choque elétrico. Falsa. A descrição no texto é clara e atribui à eletrização por atrito o acontecimento de alguns choques elétricos em regiões onde a umidade do ar é muito baixa. A presença de umidade no ar dificulta a eletrização por atrito devido à circulação de vapor d’água entre os corpos eletrizados fazendo a descarga elétrica dos mesmos. Falsa. O ar, principalmente com a umidade relativa baixa, não é um bom condutor da corrente elétrica, pois se fosse verdade, não teríamos o fenômeno da eletrização em objetos expostos ao ar. Verdadeira. À medida que aumenta o valor de carga armazenada por um corpo, aumenta seu potencial elétrico. Resposta da questão 2: [A] O campo elétrico dentro de uma esfera condutora carregada em equilíbrio eletrostático é nulo sendo expresso por: A BV VUE E d d Para esse campo ser nulo é necessário que A BV V . Sendo assim, o potencial elétrico dentro da esfera condutora carregada até a distância equivalente ao raio da esfera será constante e diferente de zero, portanto a alternativa correta é [A]. Resposta da questão 3: [A] Com as expressões de força elétrica, campo elétrico, potencial elétrico e energia potencial elétrica abaixo podemos tecer algumas considerações sobre as alternativas expostas. O potencial elétrico de uma carga puntiforme é dado pelo produto do campo elétrico pela distância à carga geradora 0 02 Q Q V E d k d V k . dd Sendo assim, temos a alternativa [A] como correta. A força elétrica, dada pela Lei de Coulomb 0 e 0 2 Q q F k d tem a direção da reta que une os centros das duas cargas podendo ter o sentido de afastamento se as cargas forem de mesmo sinal (repulsão) ou de aproximação (atração) se as cargas forem de sinais contrários. Alternativa [B] incorreta. O campo elétrico é a razão entre a força e a carga de prova e 0 2 0 F Q E k , q d logo não depende apenas da carga Q e também da distância entre as cargas. Alternativa [C] incorreta. A energia potencial elétrica é dada pelo produto do potencial elétrico e a carga de prova, então 0 p 0 0 0 p 0 QqQ E q V q k E k . d d A alternativa [D] está incorreta, pois a dependência é com o inverso de d. Resposta da questão 4: [A] Pela análise do gráfico, sabemos que o potencial se mantém constante até que a distância seja igual ao raio da esfera e para pontos externos o potencial decai. Com isso, calculamos a carga da esfera junto a sua superfície (d R 0,20 m). A expressão para o potencial elétrico é 0k QV d Isolando Q 0 5 4 V Q d k C Q 1 10 0,20 m Q 2 10 C m Resposta da questão 5: [D] O ponto P está à distância de 146 4 160 cm do centro da casa, ou seja, a 1,6 m. Aplicando a definição de potencial elétrico num ponto devido a um condutor esférico: P kQ kQ V 10 kQ 16 d 1,6 Calculando o potencial elétrico na casca para o novo raio de 1cm : C C C2 kQ 16 V V V 1 600V R 10 Como o potencial do ponto P não sofre alteração, temos: CP C P CP CPV V V 1 600 10 V 1590V V 1,59kV. Resposta da questão 6: [B] Sabendo que a energia potencial elétrica é dada por: p k Q q E d Se a distância entre as partículas diminui, a energia potencial pE aumenta. Resposta da questão 7: 08 + 16 = 24. [01] Incorreta. O potencial elétrico no interior do tanque é constante, não nulo e igual ao potencial elétrico da superfície. O gráfico correto está mostrado na figura a seguir. [02] Incorreta. Mesmo neutro, o tanque possui cargas elétricas, porém, em equilíbrio. [04] Incorreta. Considerando carga puntiforme, calculemos os módulos do campo elétrico e do potencial elétrico à distância d = 200 m. 9 6 2 2 2 k Q 9 10 270 10 E E 60,75 N/C. d 2 10 V E d 60,75 200 V 12.150 V. [08] Correta. [16] Correta. No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo e o potencial elétrico é constante e igual ao da superfície, como mostrado no gráfico da proposição [01]. Resposta da questão 8: [B] Mesmo sendo o ar um ótimo isolante elétrico, quando o campo elétrico ente o solo e a nuvem ultrapassa a sua rigidez dielétrica, a diferença de potencial atinge valores que permitem a descarga elétrica. Resposta da questão 9: [C] 9 6 4 4 8 kQ 9x10 x6x10 V 1,35x10 10 volts r 4x10 Resposta da questão 10: [D] A energia potencial elétrica inicial é: 2k 2 Q 2 Q k Q U U 4 . R R Para o novo sistema, a energia potencial elétrica é U’: 2 k 2 Q 2 Q k 2 Q Q k 2 Q Q U' + R R / 2 R / 2 k Q Q k Q Q k Q Q U' 4 + 4 4 R R R k Q U' 4 . R Portanto, U’ = U.
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