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Lista de exercícios (UA 05): Potencial Elétrico. Profª. Dra. Maria Elenice dos Santos (QUESTÃO 01) Potencial elétrico é a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada em um ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza potencial elétrico. Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se neste uma carga de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do ponto. Ele pode ser calculado pela equação: q U V Sendo: V o potencial elétrico, U a energia potencial elétrica e q a carga elétrica. A energia potencial elétrica é análoga à energia potencial gravitacional. Assim, a afirmação “As duas energias potenciais são análogas porque” completa-se com qual das afirmativas a seguir? a) A força elétrica e a força gravitacional são forças atrativas. b) A força elétrica e a força gravitacional são forças fundamentais. c) A força elétrica e a força gravitacional são forças conservativas. d) A força elétrica e a força gravitacional podem ser forças atrativas ou repulsivas. e) A força elétrica e a força gravitacional dependem da massa das partículas. Resposta: Letra C. Resolução: Força elétrica e força gravitacional constituem forças em que o trabalho realizado sobre elas independem do caminho. Assim, pode – se dizer que tais forças são do tipo conservativa. Deste modo: As duas energias potenciais são análogas porque A força elétrica e a força gravitacional são forças conservativas. (QUESTÃO 02) Consideremos duas placas paralelas, sendo que ambas estão eletrizadas uniformemente com cargas de sinais opostos que originam um campo elétrico uniforme. Ao se colocar uma carga elétrica puntiforme entre as placas, como se verifica na figura, a carga elétrica se deslocará do ponto A para o ponto B, sob a ação de uma força elétrica. https://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalho_(f%C3%ADsica) https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_potencial https://pt.wikipedia.org/wiki/Divis%C3%A3o Em um ponto muito próximo da placa positivamente carregada, a carga encontra-se em repouso, e ao chegar a um ponto muito próximo da placa negativamente carregada, esta terá velocidade diferente de zero e, associada a ela, uma energia cinética. Devido a este comportamento, a carga tem, associada a ela, energia em potencial com relação ao ponto próximo à placa negativa. Tal energia intitula-se Energia Potencial Elétrica. Uma partícula positivamente carregada está inicialmente no ponto A, entre duas placas paralelas condutoras, conforme ilustra a figura. A placa da esquerda tem uma carga +q e a placa da direita tem uma carga –q. Se a partícula é deslocada para o ponto B, qual é a relação entre a energia potencial elétrica no ponto A e a energia potencial elétrica no ponto B? a) UA > UB b) UA = UB c) UA < UB d) UA > UB ou UA < UB, dependendo das distâncias entre os pontos e as placas. e) Nada se pode afirmar, uma vez que não existem informações suficientes. Resposta: Letra A. Resolução: Analisando o conceito de energia elétrica, de forma natural, sem a ação de quaisquer forças que forcem a seguir caminhos diferentes, os corpos carregados sempre vão de pontos de maior potencial para pontos de menor potencial elétrico. Com base nesse conceito, um corpo carregado positivamente sempre será acelerado a partir de uma placa positivamente carregada em direção a uma placa negativamente carregada. Dessa forma, teremos que UA > UB . (QUESTÃO 03) Na natureza existe energia sob diversas formas. Às vezes, ao tratarmos desse assunto, a modalidade que nos vem primeiro à mente é a energia elétrica em razão de sua grande utilização. No grande universo que nos cerca, diversas são as modalidade de energia e exemplos destas são: mecânica, térmica, sonora, elétrica, eólica, solar, luminosa, nuclear e etc. Falando mais especificamente da energia elétrica, a diferença de potencial entre dois pontos que permite a passagem de corrente elétrica é responsável pela energia elétrica. Um elétron, cuja carga elementar é 1,60 x 10 -19 C, é liberado, a partir do repouso, em um campo elétrico uniforme cujo módulo é 120 N / C. Encontre a energia potencial no instante em que o elétron é liberado. a) 1,93 x 10-17 J. b) 1,33 x 10-18 J. c) 7,50 x 10-17 J. d) 1,92 x 10-19 J. e) Não existem informações suficientes para responder. Resposta: Letra E. Resolução: Se o módulo da carga elementar é conhecido e o campo elétrico também, existem duas equações com as quais podemos analisar o referido problema. A primeira delas relaciona o potencial elétrico com a energia potencial elétrica e a carga, dada por: q U V Outra equação que envolve ao menos uma das grandezas fornecidas é: dEV . O fato é que o problema fornece a carga elétrica, mas não o potencial elétrico, assim como é possível conhecermos o módulo do campo elétrico, mas não a distância entre os pontos que estabelecem a diferença de potencial. Dessa forma, não existem informações suficientes para responder à questão. (QUESTÃO 04) A diferença de potencial também denominada de tensão elétrica (V) é uma grandeza física que está intimamente ligada ao conceito de corrente elétrica. Corrente elétrica constitui o fluxo ou movimento de partículas carregadas em um condutor de forma ordenada. Para haver corrente elétrica entre dois pontos deve haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos. Os pontos A, B e C estão na mesma linha reta, sendo que: o ponto A está A esquerda de B e o ponto B à esquerda de C. As seguintes relações são verdadeiras: UA > UB e UB > UC . Com base nestas informações, qual das afirmativas abaixo descreve corretamente o movimento de uma partícula positivamente carregada, liberada no ponto B e sem velocidade inicial? a) A partícula se move com velocidade constante na direção do ponto A. b) A partícula se move com velocidade constante na direção do ponto C. c) A partícula permanece em repouso. d) A partícula é acelerada na direção do ponto A. e) A partícula é acelerada na direção do ponto C. Resposta: Letra E. Resolução: Como: UA > UB e UB > UC e também pelo fato de a carga estar positivamente carregada e posicionada no ponto B quando foi liberada, esta deverá ser acelerada em direção à placa C, devido ao fato de que o potencial no B é maior do que o potencial no ponto e também devido ao fato de a carga ser positiva. (QUESTÃO 05) Superfícies equipotenciais constituem superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos apresentam mesmo potencial elétrico, ou seja, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua https://www.infoescola.com/fisica/tensao-eletrica/ https://www.infoescola.com/fisica/grandezas-fisicas/ https://www.infoescola.com/fisica/grandezas-fisicas/ https://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/ superfície. Se um condutor elétrico apresenta equilíbrio em sua superfície, esta superfície é equipotencial. A representação matemática, neste caso, baseia-se na equação do trabalho, dada como segue: ab VVq Sendo que τ é o trabalho da força elétrica, q a carga elétrica e ab VV a diferença de potencial entre dois pontos a e b. Quando a e b estão na mesma superfície equipotencial, ab VV apresenta uma variação de potencial elétrica nula. Quando uma carga puntiforme cria um campo elétrico, as superfícies equipotenciais desse campo são esféricas com centro na carga. Qual das seguintes afirmaçõesa respeito de superfícies equipotenciais é verdadeira? a) As linhas de campo elétrico são paralelas às superfícies equipotenciais. b) As superfícies equipotenciais são representações tridimensionais das linhas de campo elétrico. c) O potencial elétrico nos pontos de uma superfície equipotencial é igual ao potencial elétrico nos pontos de todas as outras superfícies equipotenciais. d) O trabalho realizado por uma força elétrica para deslocar uma partícula de uma superfície equipotencial para a outra é sempre nulo. e) O trabalho realizado por uma força elétrica para deslocar uma partícula de um ponto para outro da mesma superfície equipotencial é sempre nulo. Resposta: Letra E. Resolução: A definição de superfícies equipotenciais é de que estas são superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos apresentam mesmo potencial elétrico. Neste caso, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua superfície. Assim, tais linhas de campo não podem ser paralelas à superfície e não podem ser representações tridimensionais das linhas de campo elétrico. Cada linha da superfície equipotencial apresenta um potencial diferente, porém, na mesma linha, o potencial é o mesmo. O trabalho realizado por uma força elétrica é dado por ab VVq ,diferente de zero. No entanto, Já o trabalho realizado por uma força elétrica para deslocar uma partícula de um ponto para outro da mesma superfície equipotencial sempre será nulo.
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