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TEMA 5 

Eletrostática e Eletrodinâmica

Exercício 1
 
Os prótons e os nêutrons são constituídos de partículas ainda menores, que foram chamadas de quarks. Existem três duplas de quarks:

                     up e down
                     charm e strange
                     top e botton
 
A existência de todos eles foi comprovada experimentalmente. A detecção do último quark (quark top) correu em maio de 1994, no Laboratório do Acelerador Nacional Fermi, em Illinois, nos Estados Unidos. As cargas elétricas dos quarks up e down são, respectivamente, iguais a +(2/3)e e e/3, onde e é a carga elétrica elementar.

Analise as afirmações e assinale as  corretas:

I. O próton é constituído de dois quarks up e um quark down.
II. O nêutron é formado de dois quarks down e um quark up.
III. De  acordo com o texto, o próton e o nêutron são partículas elementares

Tem-se:

a) somente I e II são corretas
b) somente I e III são corretas
c) Somente II e III são corretas
d) I, II, III são corretas
e) todas afirmações são incorretas

Resolução:

I. Correta.
Próton 
dois quarks up e um quark down => 2. (+2e/3) + (-e/3) = e

II. Correta.
Nêutron
dois quarks down e um quark up => 2. (-e/3) + (+2e/3) = 0

III. Incorreta.
Os prótons e os nêutrons são constituídos de partículas ainda menores, que são os quarks.

Resposta: a

Exercício 2
 
A carga elétrica Q de um corpo é sempre um múltiplo inteiro da carga elétrica elementar e. Sendo n o número de elétrons em excesso de um corpo eletrizado negativamente, temos: Q = -ne. 

Sendo n o número de prótons em excesso (elétrons em falta) de um corpo eletrizado positivamente, podemos escrever: Q = +ne.

Analise as afirmações e assinale as  corretas:

I. a carga elétrica de um corpo não existe em quantidades contínuas
II. a carga elétrica de um corpo é múltipla da carga elétrica elementar e
III. a carga elétrica de um corpo é quantizada.

Tem-se:

a) somente I e II são corretas
b) somente I e III são corretas
c) Somente II e III são corretas
d) I, II, III são corretas
e) todas afirmações são incorretas
 
Resolução:

De Q = ±ne, concluímos que a carga elétrica de um corpo é múltipla da carga elétrica elementar e. Por isso, não existe em quantidades contínuas sendo, portanto, quantizada.

Resposta: d

Exercício 3
 
<sub>Sobre o processo de eletrização por atrito, analise as afirmações abaixo:

I. Quando duas substâncias de naturezas diferentes, inicialmente neutras, são atritadas ocorre a passagem de elétrons de uma para outra, eletrizando-se negativamente a que recebeu elétrons e positivamente a que cedeu elétrons.
II. Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas elétricas de sinais opostos e mesmo valor absoluto.
III. Atritando- se dois corpos de mesma natureza, por exemplo dois pedaços de lã, eles não se eletrizam pois possuem a mesma tendência de trocar elétrons.

Responda:
 
a) somente I e II são corretas
b) somente I e III são corretas
c) Somente II e III são corretas
d) I, II, III são corretas
e) todas afirmações são incorretas</sub>

Resolução:

Na eletrização por atrito os corpos de naturezas diferente adquirem cargas elétricas de sinais opostos e mesmo valor absoluto devido à passagem de elétrons de um para outro. Se os dois corpos tiverem mesma natureza, ao serem atritados não se eletrizam, pois têm a mesma tendência de trocar elétrons.

Todas as afirmações estão corretas.

Resposta: d

Exercício 4
 
Dois condutores idênticos A e B estão inicialmente eletrizados com cargas elétricas Q₁ e Q₂, respectivamente. Eles adquirem após o contato cargas elétricas Q'₁ e Q'₂, tais que:

a) Q'₁ ≠ Q'₂
b) Q'₁ = Q₂ e Q'₂ = Q₁
c) Q'₁ = 0 e Q'₂ = Q₁ + Q₂
d) Q'₁ = Q'₂ = (Q₁ + Q₂)/2
e) Q'₁ = Q'₂ = 0

Resolução:

Sendo os condutores idênticos temos Q'₁ = Q'₂. Pelo princípio da conservação das cargas elétricas, podemos escrever: 

Q₁ + Q₂ = Q'₁ + Q'₂ => Q₁ + Q₂ = Q'₁ + Q'₁ => Q'₁ = Q'₂ = (Q₁ + Q₂)/2

Resposta: d

Exercício 5
 
Num determinado meio, mantidos os valores de Q₁ e Q₂ de duas cargas elétricas puntiformes e variando-se a distância d, entre elas, o valor F da intensidade da força de interação eletrostática, varia. Dobrando-se a distância a intensidade da força fica 4 vezes menor. Triplicando- se a distância, a intensidade da força fica 9 vezes menor e assim por diante.

Nestas condições concluímos que F é:

a) diretamente proporcional a d
b) diretamente proporcional a d²
c) inversamente proporcional a d
d) inversamente proporcional a d²
e) independe da distância d

Resolução:

Dobrando-se a distância a intensidade da força fica 4 vezes menor. Triplicando- se a distância, a intensidade da força fica 9 vezes menor etc. Isto significa que F é  inversamente proporcional a d².
 
Resposta: d

Exercício 6
 
No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático o campo elétrico é nulo, as cargas elétricas em excesso, se existirem, distribuem-se em sua  superfície externa e em todos os pontos internos e superficiais, o potencial elétrico é constante. Essas propriedades valem para tanto para condutores maciços como para condutores ocos. Nesse último caso o condutor mantido a potencial constante protege os corpos colocados no seu interior da ação de cargas elétricas externas. É a blindagem eletrostática.

Considere as afirmações:

I) quando é necessário proteger qualquer equipamento elétrico de ações elétricas externas, deve-se acondicionar o equipamento em caixas metálicas ou envolvê-lo com malhas ou telas metálicas.
II) Quem evidenciou o fenômeno da blindagem eletrostática foi o físico inglês Michael Faraday. 
III) Faraday construiu uma grande gaiola metálica, mantida sobre suportes isolantes. Ele permaneceu no interior da gaiola, enquanto seus assistentes a eletrizava intensamente. Embora, saltassem faíscas da gaiola, Faraday e os aparelhos elétricos que ele portava, não sofreram nenhum efeito elétrico.

Responda:

a) somente as afirmações  I e II são corretas
b) somente as afirmações  I e III são corretas
c) Somente as afirmações  II e III são corretas
d) As afirmações I, II, III são corretas
e) todas afirmações são incorretas

Resolução:

O fenômeno da blindagem eletrostática foi evidenciado pelo físico inglês Michael Faraday, por meio da chamada Gaiola de Faraday. Todas as afirmações estão corretas.

Resposta: d

Exercício 7
 
Um ferro de passar roupas a vapor, para facilitar seu funcionamento, borrifa constantemente vapor de água. A potência do aparelho é 1430 W e sua tensão de funcionamento é de 110 V. Para ligar o ferro a uma tomada de 110 V, uma loja de material elétrico dispõe de cinco extensões que suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A. Que extensão você escolheria, que permitisse o funcionamento adequado do ferro de passar, e suportasse a menor das intensidades de correntes máximas?

a) 5 A.     b) 10 A.     c) 15 A.     d) 20 A.     e) 25 A.
Resolução:

Pot = U.i
1430 = 110.i
i = 13 A

Resposta: c

Exercício 8
 
O que comumente chamamos de relógio de luz é na verdade um medidor da energia elétrica  consumida no local onde é instalado. Esse medidor possui 4 ou 5 “reloginhos”. Para fazer uma medição, devemos ler as indicações desses mostradores da esquerda para a direita. Note que cada um gira em sentido oposto ao seu vizinho. O primeiro mostrador, à direita, mede a energia elétrica utilizada em unidades de KWh; o segundo indica dezenas de kWh; o próximo indica centenas de kWh e assim por diante. Sempre que o ponteiro, em um mostrador, estiver entre dois valores, devemos anotar o menor deles.

Um funcionário da companhia de energia elétrica  verificou as indicações do medidor de consumo de energia elétrica de uma residência nos dias 20 de janeiro e 19 fevereiro, conforme ilustra a figura:

Leitura no dia 20 de janeiro:

Leitura no dia 19 de fevereiro:

Nesse período, o consumo de energia elétrica, em kWh, foi de:

a) 431
b) 474.
c) 537.
d) 673.
e) 743.

Resolução:

Leitura no dia 20 de janeiro: 2614 kWh
Leitura no dia 29 de fevereiro: 3045 kWh

Consumo no período: (3045-2614)kWh = 431 kWh

Resposta: a

Exercício 9
 
O professor de Física do terceiro ano do ensino médio, após apresentar as propriedades da associação em série de resistores, levou seus alunos ao laboratório e analisou na prática as propriedades anteriormente estudadas. O circuito era constituído de duas lâmpadas de lanternas para 1,5 V cada e duas pilhas novas comuns de 1,5 V, um porta pilhas e fios de cobre para ligação.

Repentinamente a lâmpada L2 queima, isto é, seu filamento se rompe. O professor aproveita o fato de L2 queimar e pergunta aos alunos, quais são, nestas condições, as tensões elétricas entre os terminais A e B e entre C e D, respectivamente. Se você fosse aluno da classe que alternativa escolheria para estas tensões?

a) 3,0 V e 3,0 V;
b) 3,0 V e zero;
c) zero e zero;
d) zero e 3,0 V;
e) zero e 1,5 V.

Resolução:

Quando a lâmpada L2 queima a corrente elétrica no circuito se anula. Assim, a tensão elétrica entre A e B, isto é na lâmpada L1 é zero. A tensão elétrica U fornecida pela associação de pilhas é de 3,0 V, pois elas estão ligadas em série.

Podemos escrever:

U = U_AB + U_CD => 3,0 = 0 + U_CD => U_CD = 3,0 V

Resposta: d

Exercício 10
 
Na figura representamos a "resistência elétrica" de um chuveiro elétrico.

Entre os terminais A e B é mantida uma tensão constante U. A chave seletora do chuveiro pode estar em duas posições: "verão" ou "inverno". Quando a chave está numa das posições toda "resistência", isto é, de A até B, é percorrida por corrente elétrica. Com a chave na outra posição, os pontos A e C são colocados em curto-circuito e o trecho da "resistência" percorrido por corrente elétrica é o de C até B.

Considere as proposições:

I) Quando a chave estiver na posição "verão" toda a "resistência"  (de A até B) é percorrida por corrente elétrica.
II) Quando a chave estiver na posição "inverno" toda "resistência"  (de A até B) é percorrida por corrente elétrica.
III) Quando a chave estiver na posição "verão" os pontos A e C são colocados em curto-circuito e o trecho da "resistência" percorrido por corrente elétrica é o de C até B.
IV) Quando a chave estiver na posição "inverno" os pontos A e C são colocados em curto-circuito e o trecho da “resistência” percorrido por corrente elétrica é o de C até B.

Tem-se:

a) Somente a proposição I) está correta;
b) Somente a proposição II) está correta;
c) Somente as proposições I) e II) estão corretas;
d) Somente as proposições III) e IV) estão corretas;
e) Somente as proposições I) e IV) estão corretas;

Resolução:

De P = U²/R, sendo U constante, concluímos que  para diminuir P devemos aumentar R. Logo, na posição "verão" deve ser usada toda "resistência elétrica" (a proposição I está correta).

De P = U²/R, sendo U constante, concluímos que  para aumentar P devemos diminuir R. Logo, na posição “inverno” Os pontos A e C são colocados em curto – circuito e só funciona o trecho entre C e B (a proposição IV está correta).

Resposta: e