Potencial Elétrico 2017

(1)

www.nsaulasparticulares.com.br Página 1 de 8

Potencial Elétrico – 2017

1. (Mackenzie 2017) A intensidade do campo elétrico (E) e do potencial elétrico (V) em um ponto P gerado pela carga puntiforme Q são, respectivamente, 50N

C e 100 V. A distância d que a carga puntiforme se encontra do ponto P, imersa no ar, é

a) 1,0 m b) 2,0 m c) 3,0 m d) 4,0 m e) 5,0 m

2. (Uepg 2017) As afirmativas abaixo dizem respeito à grandeza potencial elétrico. Nesse âmbito, marque o que for correto.

01) O potencial elétrico é uma grandeza escalar.

02) O potencial elétrico pode ser medido em coulomb/segundo, grandeza esta que no sistema internacional é chamada de joule (J).

04) O potencial elétrico num ponto localizado a uma certa distância de uma carga elétrica negativa, é também negativo e independe do valor das cargas de prova que por ventura sejam ai colocadas.

08) Nas associações em série de capacitores, cada capacitor será submetido a mesma diferença de potencial da associação.

3. (Fepar 2016)

O ano de 2014 entrou para a história de São Paulo como o ano da seca. Os níveis dos reservatórios de todo o Estado caíram, e em muitas cidades os moradores enfrentaram torneiras secas e falta de água.

Outro fenômeno que se acentua com a baixa umidade do ar é a eletrização estática por atrito: muitas pessoas podem sentir um choque elétrico ao tocar a carroceria de um carro ou a

maçaneta de uma porta (principalmente em cômodos de piso recoberto por carpete). Centelhas ou faíscas elétricas de aproximadamente um centímetro de comprimento podem saltar entre os dedos das pessoas e esses objetos.

(2)

www.nsaulasparticulares.com.br Página 2 de 8 Entre dois corpos isolados no ar, separados por uma determinada distância, uma faísca elétrica ocorre quando existe uma diferença de potencial suficiente entre eles.

Considere essas informações e avalie as afirmativas.

( ) O choque elétrico é sentido por uma pessoa em razão da passagem de corrente elétrica por seu corpo.

( ) No processo de eletrização por atrito, quando a pessoa toca a maçaneta da porta, os choques elétricos podem ser fatais, já que cargas estáticas acumulam grande quantidade de energia.

( ) O processo de eletrização por indução é o principal responsável pelo surgimento do fenômeno descrito no texto.

( ) O ar é um excelente condutor de eletricidade e favorece a eletrização em qualquer situação.

( ) O valor absoluto do potencial elétrico da carroceria de um carro aumenta em consequência do armazenamento de cargas eletrostáticas.

4. (Eear 2016) São dadas duas cargas, conforme a figura:

Considerando E o módulo do campo elétrico devido à carga ₁ Q , ₁ E o módulo do campo ₂ elétrico devido à carga Q , ₂ V o potencial elétrico devido à carga ₁ Q e ₁ V o potencial elétrico ₂ devido à carga Q . Considere ₂ E o campo elétrico e _p V o potencial resultantes no ponto P. _p Julgue as expressões abaixo como verdadeiras (V) ou falsas (F).

( ) E_p E₁E₂ ( ) V_p V₁V₂ ( ) E_p E₁E₂ ( ) V_p V₁V₂

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. a) V – V – F – F

b) V – F – F – V c) F – F – V – V d) F – V – V – F

5. (Uece 2016) Os aparelhos de televisão que antecederam a tecnologia atual, de LED e LCD, utilizavam um tubo de raios catódicos para produção da imagem. De modo simplificado, esse dispositivo produz uma diferença de potencial da ordem de 25 kV entre pontos distantes de

50 cm um do outro. Essa diferença de potencial gera um campo elétrico que acelera elétrons até que estes se choquem com a frente do monitor, produzindo os pontos luminosos que compõem a imagem.

Com a simplificação acima, pode-se estimar corretamente que o campo elétrico por onde passa esse feixe de elétrons é

a) 0,5 kV m. b) 25 kV. c) 50.000 V m. d) 1,250 kV cm.

(3)

6. (Udesc 2015) Ao longo de um processo de aproximação de duas partículas de mesma carga elétrica, a energia potencial elétrica do sistema:

a) diminui. b) aumenta.

c) aumenta inicialmente e, em seguida, diminui. d) permanece constante.

e) diminui inicialmente e, em seguida, aumenta.

7. (Unesp 2017) Três esferas puntiformes, eletrizadas com cargas elétricas q₁q₂  Q e 3

q –2Q, estão fixas e dispostas sobre uma circunferência de raio r e centro C, em uma região onde a constante eletrostática é igual a k , conforme representado na figura. ₀

Considere V o potencial eletrostático e _C E o módulo do campo elétrico no ponto C devido _C às três cargas. Os valores de V e _C E são, respectivamente, _C

a) zero e 0 2 4 k Q r   b) 4 k0 Q r   e 0 2 k Q r  c) zero e zero d) 2 k0 Q r   e 0 2 2 k Q r   e) zero e 0 2 2 k Q r  

8. (Pucpr 2017) Um sistema de cargas pontuais é formado por duas cargas positivas q e

uma negativa q, todas de mesma intensidade, cada qual fixa em um dos vértices de um triângulo equilátero de lado r. Se substituirmos a carga negativa por uma positiva de mesma

intensidade, qual será a variação da energia potencial elétrica do sistema? A constante de Coulomb é denotada por k.

a) 2kq2 r b) 2kq2 r c) 4kq2 r d) 4kq2 r e) kq2 r

(4)

www.nsaulasparticulares.com.br Página 4 de 8 9. (Epcar (Afa) 2017) Um sistema é composto por quatro cargas elétricas puntiformes fixadas nos vértices de um quadrado, conforme ilustrado na figura abaixo.

As cargas q e ₁ q são desconhecidas. No centro O do quadrado o vetor campo elétrico E, ₂ devido às quatro cargas, tem a direção e o sentido indicados na figura.

A partir da análise deste campo elétrico, pode-se afirmar que o potencial elétrico em O a) é positivo.

b) é negativo. c) é nulo.

d) pode ser positivo.

10. (G1 - ifsul 2016) Analise as seguintes afirmativas, relacionadas aos conceitos e aos fenômenos estudados em Eletrostática.

I. O potencial elétrico aumenta, ao longo de uma linha de força e no sentido dela. II. Uma partícula eletrizada gera um campo elétrico na região do espaço que a circunda.

Porém, no ponto onde ela foi colocada, o vetor campo elétrico, devido à própria partícula, é nulo.

III. Uma partícula eletrizada com carga positiva quando abandonada sob a ação exclusiva de um campo elétrico, movimenta-se no sentido da linha de força, dirigindo-se para pontos de menor potencial.

IV. A diferença de potencial elétrico (ddp) entre dois pontos quaisquer de um condutor em equilíbrio eletrostático é sempre diferente de zero.

Estão corretas apenas as afirmativas a) I e III.

b) II e IV. c) II e III. d) I e IV.

11. (Ueg 2015) Uma carga Q está fixa no espaço, a uma distância d dela existe um ponto P, no qual é colocada uma carga de prova q . Considerando-se esses dados, verifica-se que no ₀ ponto P

a) o potencial elétrico devido a Q diminui com inverso de d. b) a força elétrica tem direção radial e aproximando de Q. c) o campo elétrico depende apenas do módulo da carga Q.

(5)

www.nsaulasparticulares.com.br Página 5 de 8 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] V E d V 100 d d d 2,0 m E 50        Resposta da questão 2: 01 + 04 = 05.

Justificando as proposições falsas:

[02] Falsa. O potencial elétrico é medido em volt, que representa a razão entre a energia potencial elétrica, em joules e a carga elétrica de prova, dada em coulombs, portanto:

joule

volt .

coulomb



[04] Falsa. As diferenças de potencial em cada capacitor na associação de capacitores em série, não são necessariamente iguais, mas a soma dessas diferenças de potencial nos capacitores entre os terminais da associação representa a diferença de potencial total do circuito. A carga armazenada em cada capacitor ligado em série será a mesma para todos os capacitores do circuito.

Resposta da questão 3:

V – F – F – F – V.

Verdadeira.

Falsa. A eletrização por atrito, via de regra, acumula baixas cargas estáticas incapazes de

maiores danos ou de serem fatais. A sensação, muitas vezes, é de um desconforto devido ao choque elétrico.

Falsa. A descrição no texto é clara e atribui à eletrização por atrito o acontecimento de alguns

choques elétricos em regiões onde a umidade do ar é muito baixa. A presença de umidade no ar dificulta a eletrização por atrito devido à circulação de vapor d’água entre os corpos

eletrizados fazendo a descarga elétrica dos mesmos.

Falsa. O ar, principalmente com a umidade relativa baixa, não é um bom condutor da corrente

elétrica, pois se fosse verdade, não teríamos o fenômeno da eletrização em objetos expostos ao ar.

Verdadeira. À medida que aumenta o valor de carga armazenada por um corpo, aumenta seu

potencial elétrico.

[D]

Pelo principio da superposição E_pE₁E₂ e V_pV₁V .₂

Vale a pena observar que para resolver essa questão basta saber que o campo elétrico é uma grandeza vetorial e o potencial elétrico uma grandeza escalar.

[C]

Considerando campo elétrico uniforme, tem-se: 3 3 U 25 10 Ed U E 50 10 E 50.000 V m. d 0,5         

(6)

[B]

Sabendo que a energia potencial elétrica é dada por: p k Q q E d   

Se a distância entre as partículas diminui, a energia potencial E aumenta. _p

[E]

O potencial elétrico de uma carga puntiforme é uma grandeza escalar dado pela expressão: 0

k Q

V .

r 

 Assim, o potencial elétrico resultante no centro C da circunferência é:





0 0 0 C C k 2Q k Q k Q V V 0 r r r         

A figura mostra o vetor campo elétrico no centro C da circunferência devido a cada uma das cargas.

A intensidade do vetor campo elétrico resultante nesse ponto é:

0 3 0 0 C 3 ₂ ₂ C ₂ k | q | k | 2Q | 2 k Q E E E r r r          

(7)

[D]

O diagrama abaixo ilustra o corrido desde o sistema inicial em I até a troca da carga negativa em II.

A energia potencial elétrica é calculada de duas em duas cargas e somadas nos informam a energia potencial elétrica total do sistema, de acordo com a expressão:

pe kqq E

r



Então, para o estado inicial:

   





 

2 2 peI k k kq E q q q q q q q r r r            

Substituindo a carga negativa pela positiva, temos:





 

2 2 peII k k kq E q q q q q q 3q 3 r r r        

Finalmente, fazendo a variação da energia potencial elétrica, resulta:

2 2 2 pe pe kq kq kq E 3 E 4 r r r Δ   _ _Δ    Resposta da questão 9: [B] O enunciado sugere Q0.

Como o vetor campo elétrico na diagonal que liga Q e q é nulo, tem-se que ₁ q₁Q. A distância de cada vértice ao centro O do quadrado é 2.

2 Então, o potencial elétrico em O é:

2 2 O O 2kq 2kq 2kQ 2kQ 2kQ 2kQ V V . 2 2 2 2 2 2       

Se o vetor campo elétrico na diagonal que liga Q e q aponta para ₂ q , têm-se duas ₂ hipóteses:

 q₂0. O potencial elétrico em O é negativo.

 q₂ 0 e |q | Q.₂  Então: 2kq2 2kQ.

(8)

[C]

[I] Incorreta. No sentido de uma linha de força o potencial elétrico é decrescente.

[II] Correta. Caso o campo elétrico não fosse nulo, a partícula sofreria uma auto aceleração, contrariando o Princípio da Inércia.

[III] Correta. Carga positiva sofre força elétrica no sentido do campo elétrico, tendendo para pontos de menor potencial elétrico.

[IV] Incorreta. A diferença de potencial elétrico (ddp) entre dois pontos quaisquer de um condutor em equilíbrio eletrostático é sempre igual a zero. Se houvesse uma ddp não nula as cargas no interior do condutor estariam em movimento, contrariando a hipótese de equilíbrio eletrostático.

[A]

Com as expressões de força elétrica, campo elétrico, potencial elétrico e energia potencial elétrica abaixo podemos tecer algumas considerações sobre as alternativas expostas. O potencial elétrico de uma carga puntiforme é dado pelo produto do campo elétrico pela

distância à carga geradora ₀ ₀

2

Q Q

V E d k d V k .

d d

      Sendo assim, temos a alternativa [A] como correta.

A força elétrica, dada pela Lei de Coulomb _e ₀ 0 2 Q q

F k

d



 tem a direção da reta que une os centros das duas cargas podendo ter o sentido de afastamento se as cargas forem de mesmo sinal (repulsão) ou de aproximação (atração) se as cargas forem de sinais contrários.

Alternativa [B] incorreta.

O campo elétrico é a razão entre a força e a carga de prova e ₀

2 0

F Q

E k ,

q _d

  logo não depende apenas da carga Q e também da distância entre as cargas. Alternativa [C] incorreta.

A energia potencial elétrica é dada pelo produto do potencial elétrico e a carga de prova, então 0 p 0 0 0 p 0 Qq Q E q V q k E k . d d

      A alternativa [D] está incorreta, pois a dependência é com o inverso de d.