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A energia potencial elétrica é a capacidade armazenada em um sistema devido à influência das forças eletrostáticas entre as cargas. Quando as cargas têm sinais opostos, a energia potencial elétrica é negativa, refletindo a tendência à atração entre elas, enquanto cargas com o mesmo sinal resultam em uma energia potencial positiva, indicando uma predisposição à repulsão. Essa grandeza desempenha um papel essencial na compreensão de sistemas elétricos e é de importância crítica em diversas aplicações, que variam desde a compreensão da eletricidade estática até a operação de circuitos elétricos. Ela ilustra como a interação entre cargas elétricas pode armazenar energia pronta para ser convertida em trabalho ou liberada quando as condições do sistema se alteram.
Duas cargas de magnitude 2 nC e 3 nC estão posicionadas a uma distância de 2 cm uma da outra. Assinale a alternativa que apresenta o valor aproximado da energia potencial elétrica entre essas duas cargas.
2697 nJ.
7697 nJ.
12697 nJ.
15697 nJ.
18697 nJ.

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Av1 - Eletromagnetismo

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Para calcular a energia potencial elétrica \( U \) entre duas cargas, utilizamos a fórmula: \[ U = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r} \] onde: - \( k \) é a constante de Coulomb, aproximadamente \( 8,99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \), - \( q_1 \) e \( q_2 \) são as magnitudes das cargas (em coulombs), - \( r \) é a distância entre as cargas (em metros). Dado: - \( q_1 = 2 \, \text{nC} = 2 \times 10^{-9} \, \text{C} \) - \( q_2 = 3 \, \text{nC} = 3 \times 10^{-9} \, \text{C} \) - \( r = 2 \, \text{cm} = 0,02 \, \text{m} \) Substituindo os valores na fórmula: \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-9}) \cdot (3 \times 10^{-9})}{0,02} \] Calculando: \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{6 \times 10^{-18}}{0,02} \] \[ U = 8,99 \times 10^9 \cdot 3 \times 10^{-16} \] \[ U = 26,97 \times 10^{-7} \, \text{J} = 2697 \, \text{nJ} \] Portanto, o valor aproximado da energia potencial elétrica entre essas duas cargas é 2697 nJ. A alternativa correta é: 2697 nJ.

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A força elétrica é a atração ou repulsão invisível que ocorre entre objetos carregados eletricamente. Regida pela Lei de Coulomb, a força elétrica depende das magnitudes das cargas e da distância entre elas. Essa Lei estabelece que a força elétrica é diretamente proporcional ao produto das magnitudes das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Além disso, o campo elétrico descreve como uma carga elétrica influencia outras cargas ao seu redor, sendo representado por um valor escalar e essencial para prever o comportamento das cargas elétricas em diversas situações e aplicações práticas.
Com relação às afirmacoes abaixo, assine a alternativa que possui apenas as afirmações verdadeiras.
I. A força elétrica é a atração ou repulsão invisível que ocorre entre objetos carregados eletricamente, sendo governada pela Lei de Coulomb, que descreve como essa força varia com as magnitudes das cargas e a distância entre elas.
II. A Lei de Coulomb estabelece que a força elétrica entre duas cargas pontuais é diretamente proporcional ao produto de suas magnitudes e inversamente proporcional ao cubo da distância que as separa, sendo fundamental para entender as interações eletromagnéticas entre partículas carregadas.
III. O campo elétrico é uma ferramenta fundamental na física que descreve como uma carga elétrica influencia outras cargas em seu entorno, sendo representado por um valor escalar, e portanto suas linhas de campo elétrico não indicam direção e nem intensidade.
IV. O campo elétrico é calculado como a força elétrica que uma carga de teste sentiria em um ponto específico, e sua unidade de medida é o Newton por Coulomb (N/C), sendo essencial para prever o comportamento das cargas elétricas em diversas situações e aplicações práticas.
I e II, apenas.
I e III, apenas.
I e IV, apenas.
II e III, apenas.
II e IV, apenas.

Um campo elétrico uniforme, caracterizado por sua intensidade constante medida em N/C, desempenha um papel fundamental na eletrostática. Esse campo influencia o movimento de partículas carregadas e é crucial para entender fenômenos elétricos e magnéticos. O fluxo elétrico através de uma superfície em um campo uniforme depende da intensidade do campo, área da superfície e do ângulo entre o campo e a normal da superfície. Essa medida é essencial na análise e previsão de interações elétricas e tem aplicações práticas em eletricidade, eletrônica e telecomunicações. A uniformidade do campo facilita cálculos matemáticos, tornando-o uma ferramenta valiosa na física e nas engenharias (elétrica, eletrônica e de telecomunicações).
Um campo elétrico uniforme de intensidade E = 100 N/C atravessa uma superfície plana com uma área de 0,5 m². O ângulo entre o campo elétrico e a normal à superfície é de 60 graus. Assinale a alternativa que apresenta o fluxo elétrico através da superfície.
125 Nm²/C.
100 Nm²/C.
75 Nm²/C.
50 Nm²/C.
25 Nm²/C.

Na ilustração abaixo, podemos perceber, na situação (a), um fio que inicialmente detinha um total de 6 elétrons em relação a um objeto neutro. Em seguida, na situação (b), o fio retém apenas 3 elétrons; enquanto a esfera, por sua vez, mantém os outros 3 elétrons transferidos. Essa representação clara e visual ilustra de maneira eficaz o princípio fundamental da conservação do saldo total de carga, que permanece inalterado em 6 elétrons ao longo de todo o processo.
Com base no exposto, analise as afirmativas a seguir.
I - A Figura ilustra um exemplo de conservação de cargas, onde dQ/dt é a taxa de variação da carga.
II - A Figura exemplifica a transferência de elétrons, ilustrando a conservação do saldo total de carga.
III - A formulação matemática da conservação de cargas pode ser expressa da seguinte maneira dQ/dt =3.
I, apenas.
II, apenas.
III, apenas.
I e II, apenas.
I e III, apenas.

A Lei de Ampère na forma pontual é uma generalização da Lei de Ampère tradicional para situações em que a corrente elétrica é concentrada em um ponto. A expressão matemática dessa Lei é geralmente conhecida como a 'Lei de Ampère-Maxwell', que inclui a contribuição da corrente elétrica e do campo elétrico variável no tempo.
De acordo com as considerações iniciais, faça uma análise das afirmatvas a seguir.
I - A Lei de Ampère na forma pontual generaliza a Lei de Ampère tradicional para situações com corrente concentrada em um ponto.
II - A expressão matemática da Lei de Ampère-Maxwell não inclui contribuições da corrente elétrica, nem do campo elétrico variável e é representada por equações integrais e diferenciais.
III - A Lei de Ampère destaca que uma corrente elétrica gera um campo magnético, enquanto um campo elétrico variável também provoca um campo magnético.
I, apenas.
II, apenas.
III, apenas.
I e II, apenas.
I e III, apenas.