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Na figura, um elétron de carga −e e massa m, é lançado com velocidade inicial V⃗ , no campo elétrico uniforme entre as placas planas e paralelas, de comprimento L e separadas pela distância d. O elétron entra no campo, perpendicularmente às linhas de força, num ponto equidistante das placas. Desprezando as ações gravitacionais e sabendo que o elétron tangencia a placa superior (ponto A) ao emergir do campo,
então a intensidade deste campo elétrico é
a) E = eL2/mdV2.
b) E = eL/mdV.
c) E = mdV/eL.
d) E = mdV2/eL2.
e) E = mdV2/2eL2.

Progresso com Exercícios

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Lista - Aula 11 (Elétrica)

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Ed

há 7 horas

Vamos analisar o problema passo a passo: - Um elétron (carga −e, massa m) entra com velocidade inicial V perpendicular ao campo elétrico uniforme entre placas paralelas. - O elétron entra no meio das placas (distância d entre elas) e tangencia a placa superior ao sair, ou seja, sua trajetória é parabólica e atinge a borda da placa. - O campo elétrico E exerce uma força F = eE (módulo) sobre o elétron, causando uma aceleração a = F/m = eE/m na direção perpendicular à velocidade inicial. - O elétron percorre a distância L na direção da velocidade inicial V, então o tempo para atravessar o campo é t = L/V. - Na direção perpendicular, o deslocamento y é igual a d/2 (porque ele entra no meio e tangencia a placa superior). Usando a equação do movimento uniformemente acelerado na direção perpendicular: y = (1/2) a t² Substituindo: d/2 = (1/2) * (eE/m) * (L/V)² Multiplicando ambos os lados por 2: d = (eE/m) * (L² / V²) Isolando E: E = (m d V²) / (e L²) Portanto, a alternativa correta é: d) E = mdV² / eL²

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Imediatamente antes de um relâmpago, uma nuvem tem em seu topo predominância de moléculas com cargas elétricas positivas, enquanto sua base é carregada negativamente. Considere um modelo simplificado que trata cada uma dessas distribuições como planos de carga paralelos e com distribuição uniforme. Sobre o vetor campo elétrico gerado por essas cargas em um ponto entre o topo e a base, é correto afirmar que
Sobre o vetor campo elétrico gerado por essas cargas em um ponto entre o topo e a base, é correto afirmar que
a) é vertical e tem sentido de baixo para cima.
b) é vertical e tem sentido de cima para baixo.
c) é horizontal e tem mesmo sentido da corrente de ar predominante no interior da nuvem.
d) é horizontal e tem mesmo sentido no norte magnético da Terra.

Quando um rolo de fita adesiva é desenrolado, ocorre uma transferência de cargas negativas da fita para o rolo, conforme ilustrado na figura abaixo. Quando o campo elétrico criado pela distribuição de cargas é maior que o campo elétrico de ruptura do meio, ocorre uma descarga elétrica. Foi demonstrado recentemente que essa descarga pode ser utilizada como uma fonte econômica de raios-X. No ar, a ruptura dielétrica ocorre para campos elétricos a partir de E = 3,0 × 106 V/m. Suponha que ocorra uma descarga elétrica entre a fita e o rolo para uma diferença de potencial V = 9 kV.
Nessa situação, pode-se afirmar que a distância máxima entre a fita e o rolo vale
a) 3 mm.
b) 27 mm.
c) 2 mm.
d) 37 nm.

Durante a formação de uma tempestade, são observadas várias descargas elétricas, os raios, que podem ocorrer: das nuvens para o solo (descarga descendente), do solo para as nuvens (descarga ascendente) ou entre uma nuvem e outra. As descargas ascendentes e descendentes podem ocorrer por causa do acúmulo de cargas elétricas positivas ou negativas, que induz uma polarização oposta no solo.
Essas descargas elétricas ocorrem devido ao aumento da intensidade do(a)
a) campo magnético da Terra.
b) corrente elétrica gerada dentro das nuvens.
c) resistividade elétrica do ar entre as nuvens e o solo.
d) campo elétrico entre as nuvens e a superfície da Terra.
e) força eletromotriz induzida nas cargas acumuladas no solo.

Quando um capacitor de placas planas e paralelas é submetido a uma diferença de potencial de 150 V, um campo elétrico uniforme de magnitude 3 X 10³ V/m é estabelecido entre suas placas. Uma vez desconectado de sua fonte externa, é possível alterar a tensão entre as placas do capacitor pelo simples reposicionamento delas.
Assim, para que se tenha uma tensão de 120 V, a nova distância, em cm, entre as placas paralelas, após reposicionamento, é
a) 4.
b) 1.
c) 5.
d) 3.

Muitos experimentos importantes para o desenvolvimento científico ocorreram durante o século XIX. Entre eles, destaca-se a experiência de Millikan, que determinou a relação entre a carga q e a massa m de uma partícula eletrizada e que, posteriormente, levaria à determinação da carga e da massa das partículas elementares. No interior de um recipiente cilíndrico, em que será produzido alto vácuo, duas placas planas e paralelas, ocupando a maior área possível, são mantidas a uma curta distância d, e entre elas é estabelecida uma diferença de potencial elétrico constante U. Variando-se d e U, é possível fazer com que uma partícula de massa m eletrizada com carga q fique equilibrada, mantida em repouso entre as placas. No local da experiência, a aceleração da gravidade é constante de intensidade g.
Nessas condições, a relação q/m será dada por
a) d∙U2/g.
b) g∙U2/d.
c) d∙g/U2.
d) d∙U/g.
e) d∙g/U.

Em um experimento de Millikan (determinação da carga do elétron com gotas de óleo), sabe-se que cada gota tem uma massa de 1,60 pg e possui uma carga excedente de quatro elétrons. Suponha que as gotas são mantidas em repouso entre as duas placas horizontais separadas de 1,8 cm.
A diferença de potencial entre as placas deve ser, em volts, igual a
a) 45.
b) 90.
c) 250.
d) 450.
e) 600.

Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 x 10³ V/m, uma das esferas, de massa 3,2 x 10–¹⁵ kg, permanecia com velocidade constante no interior da câmara.
Essa esfera tem
a) o mesmo número de elétrons e de prótons.
b) 100 elétrons a mais que prótons.
c) 100 elétrons a menos que prótons.
d) 2000 elétrons a mais que prótons.
e) 2000 elétrons a menos que prótons.

Em uma impressora a jato de tinta, gotas de certo tamanho são ejetadas de um pulverizador em movimento, passam por uma unidade eletrostática onde perdem alguns elétrons, adquirindo uma carga q, e, a seguir, se deslocam no espaço entre placas planas paralelas eletricamente carregadas, pouco antes da impressão. Considere gotas de raio igual a 10 µm lançadas com velocidade de módulo v = 20 m/s entre placas de comprimento igual a 2,0 cm, no interior das quais existe um campo elétrico vertical uniforme, cujo módulo é E = 8,0 x 104 N/C. Desprezando efeitos gravitacionais e considerando que a densidade da gota seja de 1.000 kg/m3 e sabendo-se que a mesma sofre um desvio de 0,30 mm ao atingir o final do percurso,
o módulo da sua carga elétrica é de
a) 2,0 x 10-14 C.
b) 3,1 x 10-14 C.
c) 6,3 x 10-14C.
d) 3,1 x 10-11 C.
e) 1,1 x 10-10 C.

Um tubo de raios catódicos ou cinescópio é um tipo de válvula termiônica, contendo um ou mais canhões de elétrons e um ecrã fluorescente utilizado para ver imagens. No tubo de raios catódicos, os elétrons são acelerados até atingir uma velocidade v). Então eles são lançados entre duas placas de comprimento L e campo elétrico E, sofrendo uma deflexão ∆yL. Após atravessar as placas, os elétrons percorrem as distâncias D e ∆yD até atingir o ecrã. Desconsiderando a aceleração da gravidade local e considerando que a massa do elétron seja m e sua carga elétrica e,
a deflexão total ∆yL + ∆yD é igual a
a) eEL2/2mv2.
b) eELD/mv2.
c) eEL(2D - L)/2mv2.
d) eEL(L - 2D)/2mv2.
e) eEL(L + 2D)/2mv2.

Devido ao atrito com o ar, insetos voadores podem acumular uma pequena quantidade de carga elétrica positiva em seu corpo enquanto voam. Considere uma abelha que tenha acumulado uma carga elétrica q = 3,2 × 10–11 C voando nas proximidades de uma flor, no centro da qual havia sido colocada uma carga elétrica, também positiva, Q = 4 × 10–11 C, em um experimento que investigava a eletrização dos corpos dos insetos. Nesse experimento observou-se que a menor distância a que essa abelha chegava do centro da flor era d = 20 cm = 2 × 10–1 m, a partir da qual se afastava, voando para longe, sugerindo que existia um campo elétrico mínimo (Emín) ao qual as abelhas são sensíveis. Adote para a carga elétrica elementar o valor 1,6 × 10–19 C e, para a constante eletrostática do ar, o valor 9 × 109 N·m2/C2.
Calcule a diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que essa abelha tem em seu corpo, por estar eletrizada com a carga q positiva. Essa diferença deve-se ao fato de a abelha ter perdido elétrons ou ganhado prótons durante seu voo? Justifique sua resposta com base na posição dessas partículas nos átomos, segundo o modelo atômico.