Questões de Concurso sobre Eletrostática e Lei de Coulomb. Força Elétrica

Abaixo temos uma representação esquemática de uma junção PN. Pelo processo de dopagem são inseridos na região da junção (região de depleção ou região de carga espacial) portadores do tipo N (elétrons) e portadores do tipo P (buracos). Essa distribuição de carga é, então responsável pelo surgimento de uma barreira de potencial eletrostático aos portadores que forem cruzar a junção. Através de um campo externo essa barreira pode ser reduzida permitindo o trânsito de portadores (polarização direta) e portanto o diodo permite a passagem de portadores em apenas uma direção.

Figura: Junção PN esquemática, a região de depleção é simétrica e se estende entre -L e L. Adaptado de Wikipedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pn-junction-equilibrium-graphs.png

Considerando uma região de depleção na forma de um cubo, e que a densidade de carga em cada lado da junção é uniforme em módulo Q/L3 . Utilizando a Lei de Gauss dE/dx = Q/(ε L³) e a definição de tensão dV/dx = -E, a diferença total de tensão entre os extremos de cada lado da junção será:

Têm-se duas cargas elétricas puntiformes de mesmo valor e sinais contrários, fixas no vácuo e afastadas por uma distância d. Sabendo-se que o módulo do campo elétrico vale E e o valor do potencial elétrico vale V, no ponto médio entre as cargas, tem-se:

Associe corretamente as leis do eletromagnetismo com as afirmações abaixo descritas:

( ) Lei de Faraday

( ) Lei de Lenz

( ) Lei de Ampère

I. “O sentido da corrente elétrica induzida pela variação do fluxo magnético em um circuito fechado é tal que seus efeitos tendem a fazer oposição à variação do fluxo que lhe deu origem”.

II. “Para um condutor retilíneo infinito percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, o módulo do vetor campo magnético B em um ponto P, que está a uma distância r deste condutor, será inversamente proporcional à distância r e diretamente proporcional a i”.

III. “A força eletromotriz induzida numa espira é diretamente proporcional à variação do fluxo magnético que a atravessa e inversamente proporcional ao intervalo de tempo em que essa variação ocorre”.

Das alternativas abaixo, a correta é:

Analise a figura abaixo.

A figura acima mostra um equipamento metálico que está eletricamente isolado do solo por meio de uma base quadrada de borracha com 0,5m de lado, 1,0cm de espessura e resistividade 10¹³Ωm. A máxima ddp entre o equipamento e o solo é obtida para uma corrente máxima de 0,5μA, fluindo uniformemente através da área da base. O valor da ddp máxima, em quilovolts, é

Analise as afirmativas sobre os processos de eletrização, considerando que apenas dois corpos sejam envolvidos nos processos, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA, na sequência de cima para baixo:

( ) Um corpo eletrizado positivamente, quando colocado em contato com um corpo neutro, o corpo neutro irá ceder elétrons para o corpo eletrizado.

( ) Para haver eletrização sempre um corpo deve estar inicialmente eletrizado.

( ) Não pode haver um corpo neutro após ocorrido um processo de eletrização.

( ) Após o processo de eletrização por indução, os corpos irão se repelir.

( ) A força elétrica é inversamente proporcional à distância entre as cargas.

A eletricidade é um fenômeno comum e natural. Mesmo antes do surgimento da vida, ela já estava presente em nosso planeta e se manifestava. O homem apenas a descobriu e desenvolveu formas de usá-la. Sobre esse assunto todas as afirmações abaixo são verdadeiras, EXCETO.

Três esferas metálicas idênticas A, B e C, com a quantidade de carga 6 μC, –10 μC e –18 μC, respectivamente, são colocadas no vácuo em contato, da seguinte forma:

• tocam-se as esferas A e B, deixando-se a esfera C muito distante;
• e, em seguida, tocam-se as esferas B e C, deixando-se a esfera A muito distante.

Após esse procedimento, as três esferas são fixadas de modo alinhado, e as esferas B e C distam da esfera A 3 m cada uma, segundo a figura a seguir.

Nessas condições, é CORRETO afirmar que a força resultante sobre a esfera B é de:

(Considere a constante eletrostática de 9,0 x 10⁹ N.m²/C²)

Uma carga elétrica Q puntiforme situada no plano indicado a seguir cria no ponto M um campo elétrico cujo módulo é 5 N/C. A intensidade do campo elétrico criado por essa carga no ponto P é:

Uma pequena esfera C, com carga elétrica de + 5 ⋅10⁻⁴C , é guiada por um aro isolante e semicircular de raio R igual a 2,5 m, situado num plano horizontal, com extremidades A e B, como indica a figura abaixo.

A esfera pode se deslocar sem atrito tendo o aro como guia. Nas extremidades A e B deste aro são fixadas duas cargas elétricas puntiformes de + 8 ⋅10⁻⁶C e + 1⋅10⁻⁶C, respectivamente. Sendo a constante eletrostática do meio igual a $4\sqrt{5}\cdot 10^9\frac{N\cdot m^2}{C^2}$, na posição de equilíbrio da esfera $C$, a reação normal do aro sobre a esfera, em $N$, tem módulo igual a

Uma partícula A, de carga positiva +Q, está presa a um veículo em movimento, cujas coordenadas de sua posição X_A e Y_A , em metros, estão descritas abaixo em função do tempo t, em segundos.

$X_A\left(t\right)=3\sqrt{2t}+2\sqrt{2}$

$Y_A\left(t\right)=t^2+t-11$

A força elétrica provocada pela interação entre a partícula A e uma partícula B, de mesma carga, fixada no ponto de coordenadas $\left(X_A,Y_A\right)=\left(0,1\right)$ , será ortogonal à trajetória do veículo quando o instante $t$ > 0 for igual a:

Considere uma bobina chata, formada por 500 espiras circulares idênticas, e de raio igual a 10 cm. Inicialmente, ela encontra-se perpendicular às linhas de indução de um campo magnético uniforme de intensidade B = 0,40 T, como representado na figura 1. Em um intervalo igual a 2,0 s, a bobina é levada para a posição mostrada na figura 2.

A força eletromotriz média induzida, em V, no intervalo de tempo considerado, é

De acordo com os conceitos sobre Eletrostática, podemos afirmar que é o ramo da física que estuda:

A compreensão e o domínio das ondas eletromagnéticas, previstas pela teoria de Maxwell, estabelecida na segunda metade do século XIX, revolucionaram a tecnologia e os meios de comunicação.

Considere uma onda eletromagnética se propagando no vácuo. Suponha que o campo elétrico dessa onda seja dado, utilizando-se um sistema cartesiano de coordenadas, pela expressão

$\overrightarrow{E}=E_0\overrightarrow{i}\cos \left(Kz-\omega t\right)+E_0\overrightarrow{j}\cos \left(Kz-\omega t\right)$,

onde E₀ , ω e K são constantes positivas, com ω = Kc, sendo c a velocidade da luz no vácuo e $\overrightarrow{i},\overrightarrow{j}e\overrightarrow{k}$ , os vetores unitários da base cartesiana.

A esse respeito, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.

( ) A amplitude do campo elétrico dessa onda é E₀ $\sqrt{2}$ .

( ) Essa onda se propaga tanto na direção de $\overrightarrow{i}$ quanto na direção de $\overrightarrow{j}$.

( ) Essa onda está circularmente polarizada.

As afirmativas são, respectivamente,

Três pequenas esferas idênticas, A, B e C, carregadas com cargas respectivamente iguais a Q_A, Q_B e Q_C são abandonadas, alinhadas, sobre uma superfície plana e horizontal, com a esfera C mais próxima de A do que de B, como ilustra a figura a seguir.

Verifica-se que, assim abandonadas, apesar de serem desprezíveis os atritos entre elas e a superfície de apoio, as três permanecem em repouso.

Nesse caso, se │Q_B│ = 4│Q_A│ e a distância entre as esferas A e B for d, a distância x entre as esferas A e C será

Quando se liga o interruptor de um abajur, sua lâmpada de incandescência acende quase instantaneamente. Isso nos dá a impressão de que os elétrons que estavam próximos ao interruptor saem em disparada através do fio até chegarem ao filamento da lâmpada e transferirem para ele a energia elétrica que transportam, o que é falso.

O movimento dos elétrons através de um fio condutor é muito lento. O que viaja muito rapidamente através do fio é a informação fornecida a todos os elétrons livres do fio de que o interruptor foi ligado (isto é, o que é veloz é o fornecimento de energia elétrica aos elétrons livres do fio quando se liga o interruptor). Para analisarmos a velocidade com que, em média, os elétrons se deslocam através de um fio condutor, imaginemos um fio de cobre cilíndrico, de seção reta uniforme de área igual a 1,0 x 10^–6m² , percorrido por uma corrente elétrica de 2,72 A de intensidade.

Obs.: sabe-se que no cobre há 8,5 x 10²⁸ elétrons livres por metro cúbico.

Sendo o módulo da carga do elétron e = 1,6 x 10^–19C, a velocidade com que, em média, os elétrons estão se deslocando através desse fio é de

A Figura 1 mostra uma espira quadrada, feita de material condutor, contida num plano zy, e um fio condutor retilíneo e muito longo, paralelo ao eixo z, sendo percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i, dada pelo gráfico da Figura 2.

A partir da análise das Figuras 1 e 2, pode-se afirmar que o gráfico que melhor representa a fem induzida ε entre os pontos A e B é

Um dispositivo composto por um pêndulo de comprimento L e uma carga fixa ao solo contém duas cargas, de mesmo valor Q, que se repelem, ficando na posição de equilíbrio conforme a figura abaixo.

Sabendo-se que a massa de ambas as cargas é igual a 12 Kg, assinale a opção que corresponde ao valor do módulo da carga Q, em Coulombs

Dados:

g = 10m/s²

K = 9.10⁹ N.m²/C²

Enquanto há exatamente um século não havia mais do que umas poucas lâmpadas elétricas, atualmente a humanidade está extremamente dependente da eletricidade em sua vida cotidiana. Embora o uso generalizado da eletricidade seja recente, as observações dos fenômenos elétricos remontam aos ancestrais gregos, que notaram que, atritando o âmbar, ele atraía pequenos objetos, como fragmentos de palha ou penas.

Tipler e Mosca. 5.ª ed. v. 2. 2006, p. 1 (com adaptações).

Com relação à eletricidade e a seus fenômenos, assinale a alternativa correta.

Em relação a um referencial inercial, considere dois pontos materiais A e B, no vácuo e longe de qualquer outro corpo. O ponto A é fixo, tem massa M e carga elétrica +Q. O ponto B executa movimento circular uniforme com centro em A e raio R; ele tem massa m e carga elétrica -q. Desprezando-se as ações gravitacionais e considerando as cargas elétricas em módulo, assinale a opção que apresenta o período T do movimento de B .

Dado: K₀ = 9,0.10⁹ N.m²/C²