Questões de Concurso sobre Campo elétrico

No artigo intitulado “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”, de 1865, James Clerk Maxwell formulou inicialmente 20 equações para descrever os campos elétricos e magnéticos na natureza. Foram Oliver Heaviside e Heinrich Hertz que, duas décadas após a morte de Maxwell, as simplificaram em quatro, conhecidas hoje como: Lei de Gauss para eletricidade, Lei de Gauss para magnetismo, Lei de Faraday e Lei de Ampère-Maxwell. Essas equações relacionam os vetores campo elétrico e campo magnético e suas fontes, como cargas elétricas e correntes. Considerando as quatro equações de Maxwell, é possível demonstrar que campos elétricos $\overrightarrow{E}$($\overrightarrow{r}$,𝑡) e magnéticos $\overrightarrow{B}$($\overrightarrow{r}$,𝑡) dependentes do espaço e tempo, no espaço vazio, satisfazem equações de onda, cuja velocidade de propagação é dada por $1/\sqrt{{\mu }_0{\epsilon }_0}$ , onde 𝜀₀ e 𝜇₀ são a permissividade elétrica e a permeabilidade magnética do vácuo, respectivamente. Sobre esse conjunto de equações, assinale a alternativa INCORRETA.

Para que as duas cargas saiam da região de campo elétrico com a mesma velocidade, devem ser aceleradas por uma mesma diferença de potencial V₂ - V₁, uma vez que ambas possuem a mesma carga.

Considere que, em um espaço unidimensional, uma partícula pontual, com carga positiva q e massa m, seja submetida a um campo elétrico estático de intensidade $E\left(x\right)=-A\cdot x$, em que A é uma constante positiva. Nesse caso, se a posição inicial da partícula for diferente de zero, o seu período de oscilação será igual a $2\pi \sqrt{\frac{m}{q\cdot A}.}$

Se for distribuída uma carga elétrica apenas na superfície externa de uma esfera, o fluxo elétrico no interior será nulo, pois a Lei de Gauss só considera cargas pontuais colocadas exatamente no centro da superfície.

Um capacitor é ligado a uma fonte variável de modo queo campo elétrico entre suas placas varia com o tempo segundo a expressão E(t) = 10 sen(t) (SI).

O campo magnético em um ponto distante R do centro do capacitor é dado por B= $\frac{R}{2y}.\frac{dE}{dt}$, em que γ = 1,0.

A intensidade máxima do campo magnético, em tesla, gerada em um ponto distante 1,0 m do centro do capacitor é igual a

Uma densidade de cargas não estacionária implicará, necessariamente, um campo elétrico estacionário em um ponto P fora da região que contém a carga Q.

Um fio infinito, carregado uniformemente com densidade linear de carga λ, gera um campo elétrico radial em torno de si. Considere uma superfície gaussiana cilíndrica coaxial com o fio, de raio r e comprimento L. Nessa situação, o módulo do campo elétrico E, a uma distância r do fio, é igual a

As cargas elétricas geram, ao seu redor, campos elétricos e, através deles, interagem entre si. Com base nos conceitos de campo elétrico, e considerando apenas seus efeitos, podemos afirmar que:

No início do século XX, a observação do efeito fotoelétrico intrigava os físicos: ao incidir luz sobre uma placa de metal, elétrons podiam ser ejetados, mas o fenômeno não seguia as previsões da teoria ondulatória clássica da luz. Imagine que um cientista ilumina uma placa de potássio com uma luz violeta de baixa intensidade e observa a ejeção de elétrons. Em seguida, ele deseja modificar o experimento para aumentar a energia com que os elétrons individuais são ejetados. Com base na explicação de Einstein para o efeito fotoelétrico, qual das seguintes ações atingiria o objetivo desejado?

Dentro das nuvens há gotículas de água, cristais de gelo, gotas super-resfriadas, flocos de neve e granizo. A intensa movimentação dos ventos faz com que o gelo e o granizo se choquem, promovendo a transferência de cargas elétricas e, consequentemente, a eletrificação da nuvem. O acúmulo dessas cargas gera um campo elétrico muito intenso, tanto no interior quanto ao redor da nuvem. Esse campo induz também cargas elétricas no solo. Quando a intensidade do campo elétrico atinge um nível crítico, ocorre a (X), dando origem aos relâmpagos.

Fonte: Medeiros, D.S.F.; Souza, P.V.S.; Saba, M.M.F. A física dos relâmpagos - uma sequência didática referenciada na aprendizagem significativa de Ausubel. Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 13, No. 1, 2019.

Substitua o (X) do texto pela alternativa CORRETA.

Durante um trabalho de campo, um eletricista precisou medir 12 V CC em uma bateria. O multímetro digital disponível possuía as seguintes escalas de tensão contínua (CC): 100 mV; 1000 mV; 10 V; 100 V e 1000 V.

Com base nessas escalas, assinale a afirmativa CORRETA:

Considere o comportamento de partículas carregadas em um tubo de Crookes e as interações que ocorrem dentro do tubo. Assinale a alternativa CORRETA:

Analise a figura abaixo.

A figura mostra um esquema de dois capacitores de placas paralelas, C₁ e C₂, ligados em paralelo a uma bateria ideal de ddp V. A área das placas dos capacitores é Ae a distância entre as placas é d. Os dielétricos entre as placas dos capacitores C₁ e C₂ são, respectivamente, um material de constante dielétrica k (k>1) e o ar. Considere que os capacitores estão completamente carregados e analise as afirmativas abaixo.

I- A presença do dielétrico de constante dielétrica k entre as placas de C₁, faz com que a intensidade do campo elétrico, E₁, entre as placas de C₁ seja menor do que o campo elétrico, E₂, entre as placas de C₂ de acordo com a relação E₁ = E₂/k.

Il- Uma vez que a capacitância de C₁ é maior do que a capacitância de C₂ a densidade de cargas livres, $\sigma$₁, na placa de maior potencial de C₁ deve ser maior do que a densidade de cargas livres, $\sigma$₂, na placa de maior potencial de C₂, de acordo com $\sigma$₁ = k $\sigma$₂.

IlI- Sendo $\in$o, a permissividade do vácuo, a energia potencial elétrica U armazenada pela associação de capacitores é dada por U= $\frac{{\in }_{o}A}{2d}\left(1÷k\right)V^2.$ .

Assinale a opção correta.

Quatro cargas pontuais q₂, q₃, q₄ e q₅ ocupam os vértices 2, 3, 4 e 5 de um pentágono regular, como mostra a figura.

No caso, a intensidade do campo elétrico no vértice 1 é nula: 𝐸⃗₁ = 0⃗ . Remove-se para muito longe a carga q₂ > 0, que se encontrava no vértice 2, e a intensidade do campo elétrico no vértice 1 passa a ser 𝐸⃗₁ ≠ 0⃗ .

Assinale o segmento orientado que indica corretamente a direção e o sentido de 𝐸⃗ ₁ .

A figura a seguir representa duas partículas A e B, ambas com massas iguais a 40 g, sob a ação exclusiva de um campo elétrico uniforme de intensidade 2,0∙10³ V∙m^-1.

A partícula A está descarregada eletricamente e a B possui uma carga elétrica negativa de módulo igual a 8 µC. No instante t0 = 0, elas estão 2000 m uma da outra e suas respectivas velocidades são e , cujo módulo vale 32 m/s.

Sabe-se que não há interação entre elas e, durante o movimento, ocorrem duas ultrapassagens, quando ambas se movem no mesmo sentido.

Nessas condições, o intervalo dos possíveis valores de ||, em m/s, está corretamente representado na alternativa

Se a densidade de carga for constante e positiva, isto é,$\rho \left(t,\overrightarrow{r}\right)=C>0,$ então o campo elétrico em um ponto P qualquer do espaço terá a mesma direção do vetor posição $\overrightarrow{r}$ associado a P, e a intensidade do campo elétrico dentro da região esférica de raio R poderá ser escrita como $|\overrightarrow{E}|$ = A$|\overrightarrow{r}|$, em que A é uma constante que depende de Q e R.

Duas cargas puntiformes q1 = +4µC e q2 = −2µC estão fixas no vácuo a uma distância de 0,6 m uma da outra. Um ponto P está localizado no ponto médio entre as duas cargas. Sabendo que a constante eletrostática no vácuo é k = 9,0×109N.m²/C², determine o campo elétrico resultante no ponto P, bem como o potencial elétrico, e assinale a alternativa correta.

O fluxo do campo elétrico para qualquer superfície gaussiana fechada que contenha a região esférica de raio R será constante e proporcional à carga Q, mesmo que a densidade de cargas não seja estacionária.

Observe afigura abaixo.

A figura acima mostra dois triângulos equiláteros inscritos em um círculo de raio R de tal forma que os vértices A e B são diametralmente opostos. Sobre os triângulos, em posições indicadas na figura, foram colocadas particulas carregadas de cargas +g, -q, +2q e -2q. Sendo K a constante eletrostática, o módulo do vetor campo elétrico no centro do círculo é dado por:

Em um triângulo equilátero de lado L, colocam-se as cargas +q nos vértices A e B (base) e a carga -q no vértice C (topo). Determine o campo elétrico resultante $\overrightarrow{E}$ no baricentro G do triângulo.