Eletricidade - Aula 35 (continuação)

Exercícios de Revisão

 
Revisão/Ex 1:
(UFRGS-RS)
Considere as seguintes afirmações sobre o efeito fotoelétrico.

I. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de elétrons por uma superfície metálica atingida por radiação eletromagnética.
II. O efeito fotoelétrico pode ser explicado satisfatoriamente com a adoção de um modelo corpuscular para a luz.
III. Uma superfície metálica fotossensível somente emite fotoelétrons quando a frequência da luz incidente nessa superfície excede um certo valor mínimo, que depende do metal.

Quais estão corretas?

a) apenas I.
b) apenas II. 
c) apenas I e II. 
d) apenas I e III.
e) I, II e III.

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Revisão/Ex 2:
(UFSC)
Assinale a(s) proposição(ões) correta(s):

01) a luz, em certas interações com a matéria, comporta-se como uma onda eletromagnética; em outras interações ela se comporta como partícula, como os fótons no efeito fotoelétrico.
02) a difração e a interferência são fenômenos que somente podem ser explicados satisfatoriamente por meio do comportamento ondulatório da luz.
04) o efeito fotoelétrico somente pode ser explicado satisfatoriamente quando consideramos a luz formada por partículas, os fótons.
08) o efeito fotoelétrico é consequência do comportamento ondulatório da luz.
16) devido à alta frequência da luz violeta, o "fóton violeta" é mais energético do que o "fóton vermelho".

Dê como resposta a soma das alternativas corretas.

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Revisão/Ex 3:
(UFPE)
Para liberar elétrons da superfície de um metal é necessário iluminá-lo com luz de comprimento de onda igual ou menor que 6,0.10^-7 m. 

Qual o inteiro que mais se aproxima da frequência óptica, em unidades de 10¹⁴ Hz necessária para liberar elétrons com energia cinética igual a 3,0 eV?  

Dados: constante de Planck h = 4,14.10^-15 eV.s.
xxxxxx xvelocidade de propagação da luz no vácuo c = 3.10⁸ m/s

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Revisão/Ex 4:
(UEPB)
A descoberta do efeito fotoelétrico e sua explicação pelo físico Albert Einstein, em 1905, teve grande importância para a compreensão mais profunda da natureza da luz. No efeito fotoelétrico, os fotoelétrons são emitidos, de um cátodo C, com energia cinética que depende da frequência da luz incidente e são coletados pelo ânodo A, formando a corrente I mostrada. Atualmente, alguns aparelhos funcionam com base nesse efeito e um exemplo muito comum é a fotocélula utilizada na construção de circuitos elétricos para ligar/desligar as lâmpadas dos postes de rua. Considere que em um circuito foi construído conforme a figura e que o cátodo é feito de um material com função trabalho φ = 3,0 eV (elétron-volt). Se um feixe de luz incide sobre C, então o valor de frequência f da luz para que sejam, sem qualquer outro efeito, emitidos fotoelétrons com energia cinética máxima Ec = 3,6 eV, em hertz, vale:

Dados: 
h = 6,6.10^-34 J.s
1 eV = 1,6.10^-19 J

a) 1,6.10¹⁵.
b) 3,0.10¹⁵.
c) 3,6.10¹⁵.
d) 6,6.10¹⁵.
e) 3,2.10. 

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n
Desafio: 

A chamada  equação fotoelétrica de Einstein é dada por:

E_c = hf – Φ

E_c é a energia cinética máxima que o elétron adquire ao ser extraído do metal. Φ é a quantidade mínima de energia que um elétron necessita receber para ser extraído do metal. É denominada função trabalho, sendo uma característica do metal.
h é a constante de Planck
f é a frequência da radiação incidente no metal.

O gráfico de E_c em função de f é mostrado abaixo. A frequência f₀ é chamada frequência de corte.

Responda:

a) O que é a frequência de corte f₀ e como pode ser calculada?

b) O que representa o coeficiente angular da reta? E o coeficiente linear?

c)  A frase, a seguir, está certa ou errada? Abaixo da frequência de corte f₀ pode haver emissão de elétrons se aumentarmos convenientemente a intensidade da radiação incidente.

A resolução será publicada no próximo sábado.

Resolução do desafio anterior:

As espiras (1) e (2) indicadas abaixo, são condutoras e estão situadas no mesmo plano.

I) No breve intervalo de tempo em que a chave Ch é fechada, surge na espira (2) uma corrente induzida no sentido horário.
 
II) No breve intervalo de tempo em que a chave Ch é aberta, surge na espira (2) uma corrente induzida no sentido anti-horário.
 
III) Abrindo ou fechando a chave Ch, não surge na espira (2) corrente elétrica induzida.
 
Tem-se:
 
a) somente (I) e (II) são corretas
b) somente (I) é correta
c) somente (II) é correta
d) somente (III) é correta
e) todas são incorretas

Resolução:

Fechando a chave Ch
 x

 x

Gráfico i x t no circuito (1)
 x

x
Ao fechar a chave, a corrente i, no circuito (1) cresce num pequeno intervalo de tempo. Neste caso, o campo B que i gera nos pontos onde está a espira (2) também cresce com o tempo. Se B aumenta, Φ aumenta e Φ' surge em sentido oposto, opondo-se ao aumento do fluxo indutor Φ. Pela regra da mão direita, concluímos que a corrente induzida I tem sentido horário.

Abrindo a chave Ch
x

Ao abrir a chave, a corrente i, no circuito (1) decresce num pequeno intervalo de tempo. Neste caso, o campo B que i gera nos pontos onde está a espira (2) também decresce com o tempo. Se B diminui, Φ diminui e Φ' surge no mesmo sentido, opondo-se à diminuição do fluxo indutor Φ. Pela regra da mão direita, concluímos que a corrente induzida I tem sentido anti-horário.

Resumindo:

• fechando Ch a corrente induzida surge, num pequeno intervalo de tempo, no sentido horário
• abrindo do Ch a corrente induzida surge, num pequeno intervalo de tempo, no sentido anti-horário.
• durante o intervalo de tempo em que a chave permanece fechada, i não varia e não há corrente induzida.

Portanto: I) correta;  II) correta  III) incorreta

Resposta: a