Lista UA 1_Cargas Elétricas e Lei de Coulomb

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Lista de exercícios (UA 01): Cargas Elétricas e Lei de Coulomb. 
 Profª. Dra. Maria Elenice dos Santos 
 
(QUESTÃO 01) Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de 
átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons. Os átomos 
são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons 
permanecem, em órbita. 
 Qual das afirmativas abaixo, a respeito do que acontece quando uma barra de vidro é esfregada com 
um pedaço de pano e fica positivamente carregada, está correta? 
a) A barra passa a se comportar como um bom condutor de eletricidade. 
b) Elétrons são transferidos do pano para a barra. 
c) O pano passa a se comportar como um bom condutor de eletricidade. 
d) Elétrons são transferidos para o pano. 
e) Nenhuma das respostas acima está correta. 
 
Resposta: letra D. 
 
Resolução: Na Física, mais especificamente tratando do assunto da Eletrostática, quando falamos sobre 
cargas elétricas e a transferência destas entre corpos, existe o que chamamos de “Série Triboelétrica”, a 
partir da qual é possível saber quais materiais cedem e quais materiais recebem elétrons, quando são 
atritados entre si. No referido caso, ao atritar a barra de vidro com um pano, é dito que a barra fica 
positivamente carregada, ou seja, com falta de elétrons. Assim, nesse contexto, os elétrons são transferidos 
da barra de vidro para o pano. 
 
(QUESTÃO 02) A Lei de Coulomb, formulada pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-
1806) no final do século XVIII, abrange os estudos sobre a força elétrica entre partículas eletricamente 
carregadas. Ao observar a força eletrostática de atração entre as cargas de sinais opostos e de repulsão entre 
cargas que apresentam o mesmo sinal, Coulomb propôs a seguinte teoria: “A força elétrica de ação mútua 
entre duas cargas elétricas puntiformes tem intensidade diretamente proporcional ao produto das cargas e 
inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”. 
 Dois objetos separados por uma distância r possuem a mesma carga –q. O módulo da força exercida 
pelo primeiro objeto sobre o segundo é F. Se o primeiro objeto for substituído por um objeto com uma carga 
+4q, qual será o módulo da força exercida sobre o segundo objeto? 
 
a) 4F. 
b) 2F. 
c) F. 
d) F / 2. 
e) F / 4. 
Resposta: letra A. 
 
Resolução: Com base na Lei de Coulomb, teremos o seguinte: 
2
21
.
r
qq
kFelet

 
Substituindo-se as informações do enunciado, teremos: 2. r
qq
kF

 
A nova situação nos diz que a primeira carga agora será+4q, que fica: 2
'
4
.
r
qq
kF

 
Que resulta em: FF
r
qq
kF 4.4 '
2
' 

 
 
(QUESTÃO 03) A Lei de Gauss relaciona o fluxo do campo elétrico sobre uma superfície fechada com a 
carga total ou líquida no interior da superfície. No caso específico da casca esférica carregada com uma 
distribuição superficial uniforme de carga, sem outras fontes de campo eletrostático nas imediações, não 
apresentará campo no seu interior, pois, se houvesse campo, este teria simetria radial em relação ao centro da 
casca. A Lei de Gauss aplicada para uma superfície fechada interna a casca implica apenas que o fluxo 
elétrico sobre tal superfície seja nulo, mas, dada a consideração adicional de simetria radial, então é 
inescapável a conclusão de que a intensidade do campo deve ser nula. Uma partícula carregada está 
situada no centro de uma casca esférica uniformemente carregada. Qual é a força eletrostática a que 
a partícula está submetida? 
 
a) A força eletrostática é zero porque todas as cargas da casca são repelidas ou atraídas pela partícula e, 
portanto, não exercem força sobre a partícula. 
b) A força eletrostática é zero porque a soma vetorial das forças que as cargas da casca exercem sobre a 
partícula é zero. 
c) A força eletrostática é mínima no centro da casca, mas não é zero. 
d) A força eletrostática é positiva, se as cargas da partícula e da casca tiverem sinais opostos, e negativa 
se tiverem o mesmo sinal. 
e) A força eletrostática é negativa, se as cargas da partícula e da casca tiverem sinais opostos, e positiva 
se tiverem o mesmo sinal. 
 
Resposta: letra B. 
 
Resolução: Conforme já foi dito no enunciado do problema: “Uma casca esférica carregada com uma 
distribuição superficial uniforme de carga, sem outras fontes de campo eletrostático nas imediações, não 
apresentará campo no seu interior”. Dessa forma, a força eletrostática, no caso descrito, será zero 
porque a soma vetorial das forças que as cargas da casca exercem sobre a partícula é zero. 
 
(QUESTÃO 04) A palavra “quantum” vem do latim e significa quantidade. Na Física designa a menor 
quantidade em que uma grandeza ou propriedade é encontrada. Quando dizemos que ela é quantizada 
significa que ela só pode assumir apenas certos valores, não podendo assumir qualquer valor, apenas valores 
inteiros múltiplos de uma carga fundamental “e”. Como por exemplo: podemos encontrar partículas sem 
cargas “neutras” ou com carga de +10e ou -6e, mas nunca +8,765e. Temos que a quantidade de carga será 
sempre um múltiplo da carga elementar. Todas as cargas elétricas medidas pelos cientistas são valores 
múltiplos de 1,60 x 10
-19
 C. Isso nos leva à conclusão de que: 
 
a) A carga elétrica é quantizada. 
b) Os elétrons são conservados. 
c) Os elétrons n 
d) Ão são partículas elementares. 
e) Nenhuma das respostas acima. 
C
 
Resposta: letra A. 
 
Resolução: Como a carga do elétron é quantizada, ou seja, existem apenas em múltiplos inteiros da carga 
elementar, deve haver uma equação que prove este feito. Assim, segue que: enQ . . Tal equação prova 
que, de fato, a carga é quantizada, uma vez que só pode existir como um valor inteiro de e, sendo n = 1, 2,.... 
 
 (QUESTÃO 05) A força elétrica que age entre dois corpos, ou entre partículas carregadas eletricamente, 
depende do valor das cargas e da distância entre os dois objetos. Essa força foi chamada de Lei de Coulomb. 
Foi no ano de 1785 que o cientista francês, Charles Augustin Coulomb, através de medidas laboratoriais 
determinou que o valor do módulo da força que existe entre duas esferas carregadas, sendo uma carga (Q1) e 
outra (Q2), é proporcional ao produto, em módulo, de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado 
da distância d entre elas. Os centros de duas esferas condutoras, cada uma com carga elétrica de 1 C, estão 
separados por uma distância de 1,0 m. Qual é o módulo da força eletrostática que cada esfera exerce sobre a 
outra? 
a) 1,0 N. 
b) 1,8 x 105 N. 
c) 2,3 x 107 N. 
d) 9,0 x 109 N. 
e) 7,8 x 1014 N 
 
Resposta: letra D. 
 
Resolução: Baseando-se na Lei de Coulomb e substituindo-se os valores dados no enunciado, tem – se que: 
 
2
21
.
r
qq
kFelet

 
NFkFkF 9
2
100,9
1
11
. 

 
A constante elétrica k que é dada por 
04
1

k equivale ao valor de 8,99 x 109 N.