Questões de Concurso sobre Cargas Elétricas e Eletrização

Acerca de carga elétrica e matéria, assinale a opção correta.

Dispõe-se de três esferas metálicas A, B e C idênticas em material e geometria, isoladas. As esferas A e B inicialmente estão neutras e a esfera C está carregada com carga Q.

Coloca-se C em contato com A até atingirem o equilíbrio eletrostático. Após separá-las, coloca-se A em contato com B.

A carga final de A é

O potencial elétrico entre as placas é constante.

O coulomb, que é a unidade de carga elétrica, é considerado um valor de carga extremamente grande, representando uma grande quantidade de elétrons, sendo o elétron a menor carga elétrica conhecida.

Um feixe de íons positivos move-se inicialmente na direção + x com velocidade não relativística. O feixe entra em um seletor de velocidade onde o campo elétrico é E e está orientado ao longo da direção + y, enquanto o campo magnético B está orientado na direção + z. Qual das alternativas a seguir expressa o módulo da velocidade crítica v na qual o íon não será defletido uma vez que ele se move através do seletor de velocidade?

Quando a umidade relativa do ar baixa muito, é comum tomar choques ao levar a mão para abrir uma porta de um carro ou a maçaneta de uma porta. Quando isso ocorre, o campo elétrico que surge entre as pontas do dedo e o condutor deve superar a rigidez dielétrica do ar, que é de 3,0 × 10⁶ V/m. Qual a densidade superficial mínima de cargas que um condutor deve acumular para superar essa rigidez dielétrica?

Dados: A constante dielétrica do vácuo tem valor de ε₀ ≈ 9,0 ×10^-12 C²N^-1m^-2.

Duas cargas pontuais carregadas positivamente de 15.10^-10C e 13.10^-10C são colocadas distantes 12 cm uma da outra. Qual é o trabalho realizado para trazer as duas cargas para uma distância de 4 cm, deixando-as, então, distantes 8cm uma da outra?

(K = 9.10⁹ Nm²/C²)

No espaço livre, a densidade de carga elétrica ρ_E e a densidade de corrente elétrica J_E são nulas. Nesta situação, fica destacada uma simetria entre o campo elétrico E e o campo magnético B nas equações de Maxwell. Por outro lado, quando ρ_E e J_E são diferentes de zero, esta simetria não é evidente. No entanto, caso existissem cargas magnéticas e, por sua vez, densidades de correntes magnéticas, tal simetria seria recuperada. Neste contexto, na presença de cargas magnéticas e densidades de correntes magnéticas, qual das seguintes equações de Maxwell estariam INCORRETAS?

(Dado: μ_o é a permeabilidade magnética no vácuo e ε_o é a permissividade elétrica no vácuo.)

(1) ∇.E = ρ_E/ε_o

(2) ∇.B = 0

(3) ∇×E = -(∂B/∂t)

(4) ∇×B = μ_oJ_E+μ_oε_o(∂E/∂t)

Figura 1

Fonte: autoria própria

Uma carga elétrica positiva $Q_1$ $=9\mu C$ está localizada a uma distância de 30 $cm$ de uma carga elétrica positiva $Q_2=4\mu C,$ conforme indicado na Figura 1. A posição em que uma carga negativa $q=-1\mu C$ deve ser inserida de forma que a força elétrica resultante sobre ela seja nula é

Uma quantidade de carga igual a q é distribuída uniformemente em um anel fino de raio R. Uma carga pontual igual a Q é posta no centro do anel carregado. Calcule a tensão provocada no anel após a carga pontual ter sido posta no centro do anel.

O vetor campo elétrico entre as placas é constante.

De acordo com a Lei de Gauss, o fluxo elétrico que passa por uma superfície que define um volume qualquer é igual ao dobro da carga total que está contida dentro desse volume.

A lei de Gauss, uma das quatro equações de Maxwell, em sua forma diferencial, permite a determinação do campo elétrico E gerado por uma distribuição de cargas com determinada densidade de cargas ρ. Assim, seja E₀ = (C.x, 0, 0) (onde C é uma constante e x é uma coordenada cartesiana), o campo elétrico gerado por uma distribuição de cargas com densidade de cargas ρ₀ , localizada no vácuo. Com base nestas informações e sendo ε₀ a permissividade elétrica no vácuo, pode-se AFIRMAR que a densidade de cargas ρ0 que gera o campo elétrico E₀ supracitado vale:

Duas cargas elétricas puntiformes idênticas, q₁ e q₂, inicialmente estão fixadas nos vértices de um retângulo, no lado que mede $\frac{4}{3}$a. O outro lado mede a e a diagonal d, conforme mostrado na Figura I. Nessa situação a intensidade da força de interação eletrostática entre as cargas é dada por F. Quando q1 for colocada na diagonal do retângulo, como mostrado na Figura II, tem-se uma nova força eletrostática de intensidade dada por F’. Assinale a alternativa que apresenta a relação correta entre as forças citadas.

Adote: o meio como sendo o vácuo.

O conteúdo acerca de carga elétrica e de processos de eletrização foi abordado em uma aula de ciências. Além dos aspectos teóricos, o professor citou exemplos cotidianos relacionados à eletrização dos corpos e, na parte final da aula, foi realizada uma experiência envolvendo eletroscópios. O professor explicou ainda que a carga elétrica de um elétron é a menor unidade de carga elétrica encontrada na natureza, e que seu valor é ݁e = -1,6 . 10^-19 C. O docente destacou os processos de eletrização, classificando-os em três tipos, que são eletrização por atrito, contato e indução. A respeito desse conteúdo, assinale a alternativa correta.

Em um ambiente de alto vácuo e constante dielétrica k, considere uma esfera metálica, de raio R, eletrizada uniformemente com carga positiva Q. Das proximidades de sua superfície, uma partícula de massa m e carga positiva q parte do repouso sob ação exclusiva do campo elétrico gerado pela carga Q. Essa partícula deverá passar pelo ponto P, a uma distância d da superfície da esfera, com uma velocidade v. A figura ilustra a situação descrita.

A expressão da velocidade v, em função dos dados apresentados, deve ser:

Considere dois planos infinitos no vácuo e arranjados de forma que estejam paralelos entre si. Um dos planos mencionados possui densidade de carga elétrica +3σ e o outro, -3σ. Assim, é correto AFIRMAR que os campos elétricos, respectivamente, no interior e no exterior dos planos em questão, são:

(Dado: ε_o é a permissividade elétrica no vácuo.)

Com base na figura a seguir, representando cargas elétricas, os objetos A e D são carregados negativamente; o objeto A atrai o objeto B e repele o objeto C, e o objeto D repele o objeto E.

O tipo de carga elétrica dos objetos B, C e E é, respectivamente,

Uma das causas em que o trabalho dos bombeiros é acionado consiste naquelas situações que envolvem incidentes elétricos ou eletrostáticos. Considere o caso em que duas esferas condutoras idênticas, A e B, estão igualmente carregadas. Elas estão inicialmente separadas por uma distância muito maior que seus diâmetros e a força entre elas é F. Uma terceira esfera condutora idêntica, C, está descarregada. A esfera C é então tocada inicialmente na esfera A, e depois em B, e então removida. Colocando-se as esferas A e B nas mesmas posições iniciais e mantendo-se a mesma distância entre elas, a nova força de interação elétrica entre elas será

Para determinar a constante eletrostática de três meios diferentes, foram realizados alguns experimentos em um laboratório utilizando uma balança de torção. Usando cargas puntiformes de valores conhecidos, separadas por uma distância determinada, pode-se calcular o valor da força de repulsão entre elas. O resultado desses experimentos está evidenciado na tabela a seguir:

Desse modo, a relação entre as constantes eletrostáticas k₁ e k₂ dos meios usados nos experimentos é: