Exercícios sobre carga elétrica

Analise as alternativas abaixo referentes a unidades de medida:

I) A unidade de medida da carga elétrica é Coulomb.

II) A unidade de medida do campo elétrico é Newton.

III) A unidade de medida da força elétrica é Coulomb por Newton.

IV) A unidade de medida da distância é metros.

Está(ão) correta(s):

a) II, III e IV.

b) I e III.

c) I e IV.

d) Todas estão corretas.

e) Todas estão incorretas.

Qual a intensidade do campo elétrico a 10 cm  de uma carga elétrica de 45 C, estando no vácuo?

a) \({405\cdot10}^{13}\ N/C\)

b) \({4,05\cdot10}^{13}\ N/C\)

c) \({40,5\cdot10}^{13}\ N/C\)

d) \({4,05\cdot10}^{12}\ N/C\)

e) \({405\cdot10}^{10}\ N/C\)

Dizer que a carga elétrica só pode existir como múltipla de uma quantidade mínima significa dizer que a:

a) carga elétrica perdeu elétrons

b) carga elétrica ganhou elétrons.

c) carga elétrica sofreu um processo de eletrização.

d) carga elétrica é conservada.

e) carga elétrica é quantizada.

Duas cargas, de valor 15 C e 25 C, estão separadas a 5 metros no vácuo. Qual é o valor da força elétrica entre elas?

a) \(13500\cdot{10}^{11}\ N\)

b) \(1350\cdot{10}^{11}\ N\)

c) \(13,5\cdot{10}^{11}\ N\)

d) \(1,35\cdot{10}^{11}\ N\)

e) \(135\cdot{10}^{11}\ N\)

Estão corretas as afirmativas:

a) 1 e 2 apenas

b) 2 e 3 apenas

c) 1 e 3 apenas

d) 1, 2 e 3

e) nenhuma.

Três esferas condutoras, P, Q e R, possuem cargas elétricas 5 C, -3 C e 11 C, respectivamente. Quando colocamos a esfera P em contato com a esfera Q para depois encontar a esfera R, qual será a carga final da carga P?

a) 3 C

b) 11 C

c) 5 C

d) 6,5 C

e) 6 C

Há três esferas metálicas: A, B e C. A está eletricamente positiva, repele B e atrai C. Portanto:

a) B está eletricamente positiva e C está eletricamente negativa.

b) B e C estão eletricamente negativas.

c) B e C estão eletricamente positivas.

d) B e C estão neutras.

e) B está eletricamente negativa e C está eletricamente positiva.

Analise as alternativas abaixo:

1) Se um corpo está neutro, isso significa dizer que a quantidade de prótons é igual à quantidade de elétrons.

2) A unidade de medida da carga elétrica é Newton.

3) A carga elementar ou carga do elétron tem valor de \(1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), negativo para prótons e positivo para elétrons, por convenção.

Está(ão) correta(s)

a) apenas I e II.

b) apenas II.

c) apenas III.

d) apenas I.

e) I, II e III.

Qual deve ser carga elétrica total de um corpo com \(35\cdot{10}^{13}\) elétrons, sabendo que a carga elementar vale \(1,6\cdot{10}^{-19}\)?

a) \(1,6\cdot{10}^{-6}\ C\)

b) \(56\cdot{10}^{-6}\ C\)

c) \(35\cdot{10}^{-6}\ C\)

d) \(5,6\cdot{10}^{-6}\ C\)

e) \(3,5\cdot{10}^{-6}\ C\)

(UFRGS) Uma carga negativa Q é aproximada de uma esfera condutora isolada, eletricamente neutra. A esfera é, então, aterrada com um fio condutor. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará ________. Por outro lado, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará ________.

a) eletricamente neutra – positivamente carregada

b) eletricamente neutra – negativamente carregada

c) positivamente carregada – eletricamente neutra

d) positivamente carregada – negativamente carregada

e) negativamente carregada – positivamente carregada

(FGV) Deseja-se eletrizar um objeto metálico, inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma quantidade de carga negativa de \(3,2\ \mu C\). Sabendo-se que a carga elementar vale \(1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), para se conseguir a eletrização desejada, será preciso:

a) retirar do objeto 20 trilhões de prótons.

b) retirar do objeto 20 trilhões de elétrons.

c) acrescentar ao objeto 20 trilhões de elétrons.

d) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de elétrons.

e) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de prótons.

(Uece) Um corpo tem \(2\cdot{10}^{18}\) elétrons e \(2\cdot{10}^{18}\) prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, \(1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica de:

a) – 0,32 C

b) 0,32 C

c) 0,64 C

d) – 0,64 C

(PUC-RJ) Dois bastões metálicos idênticos estão carregados com a carga de \(9,0\ µC\). Eles são colocados em contato com um terceiro bastão, também idêntico aos outros dois, mas cuja carga líquida é zero. Após o contato entre eles ser estabelecido, afastam-se os três bastões. Qual é a carga líquida resultante, em µC, no terceiro bastão?

a) 3,0

b) 4,5

c) 6,0

d) 9,0

e) 18

Letra C

I) Correta.

II) Incorreta. A unidade de medida do campo elétrico é Coulomb por Newton.

III) Incorreta. A unidade de medida da força elétrica é Newton.

IV) Correta.

Letra B

Encontraremos o valor do campo elétrico por meio da sua fórmula:

\(E=k\frac{Q}{d^2}\)

Primeiramente, vamos converter: 10 cm = 0,1 m. Lembrando que k no vácuo vale \(9\cdot{10}^9\). Então, substituindo as informações na fórmula:

\(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{45}{{0,1}^2}\)

\(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{45}{0,01}\)

\(E=9\cdot{10}^9\cdot4500\)

\(E={40500\cdot10}^9\)

\(E={4,05\cdot10}^{13}\ N/C\)

Letra E

Em razão de a carga elétrica ser quantizada, ela só pode existir como múltipla de uma quantidade mínima do módulo da carga elementar, cujo valor é de \(1,6\cdot{10}^{-19}\ C\).

Letra D

Utilizando a lei de Coulomb, encontraremos o valor da carga elétrica:

\(F=k\frac{Q_1\cdot Q_2}{d^2}\)

\(F=9\cdot{10}^9\cdot\frac{15\cdot25}{5^2}\)

\(F=9\cdot{10}^9\cdot\frac{375}{25}\)

\(F=9\cdot{10}^9\cdot15\)

\(F=135\cdot{10}^9\)

\(F=1,35\cdot{10}^{11}\ N\)

Letra E

Como houve dois processos de eletrização por contato, só conseguiremos encontrar o valor da carga P fazendo a média aritmética em cada um desses contatos.

• 1º contato: entre P e Q.

\(Q_{P\ nova}=\frac{Q_P+Q_Q}{2}\)

\(Q_{P\ nova}=\frac{5+(-3)}{2}\)

\(Q_{P\ nova}=\frac{5-3}{2}\)

\(Q_{P\ nova}=\frac{2}{2}\)

\({Q\prime}_P=1\ C\)

• 2º contato: entre P e R.

\(Q_{P\ final}=\frac{{Q\prime}_P+Q_R}{2}\)

\(Q_{P\ final}=\frac{1+11}{2}\)

\(Q_{P\ final}=\frac{12}{2}\)

\(Q_{P\ final}=6\ C\)

Letra A

Como a esfera A está positiva e repele a esfera B, a esfera B só pode estar positiva. Além disso, como a esfera A atrai a esfera C, a esfera C está negativa.

Letra D

1) Correta.

2) Falsa. A unidade de medida da carga elétrica é o Coulomb.

3) Falsa. A carga elementar ou carga do elétron tem valor de \(1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), positivo para prótons e negativo para elétrons, por convenção.

Letra B

Descobriremos a quantidade de carga elétrica total por meio da fórmula de carga elétrica que envolve a quantidade de elétrons e a carga elementar:

\(Q=n\cdot e\)

\(Q=35\cdot{10}^{13}\cdot1,6\cdot{10}^{-19}\)

\(Q=35\cdot1,6\cdot{10}^{13}\cdot{10}^{-19}\)

\(Q=56\cdot{10}^{13-19}\)

\(Q=56\cdot{10}^{-6}\ C\)

Letra A

Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará eletricamente neutra, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará positivamente carregada.

Isso ocorre porque quando aproximamos uma carga negativa de uma esfera condutora neutra, dentro da esfera os elétrons serão repelidos pela carga negativa e ficarão acumulados na região mais afastada da carga. Já na região mais próxima da carga haverá uma deficiência de elétrons.

No primeiro caso, se aterrarmos a esfera enquanto a carga é afastada, isso fará com que a esfera retorne à sua condição neutra. Já no segundo caso, como ocorre o afastamento da carga só depois de o aterramento ser desfeito, o excesso de cargas negativas acumuladas na extremidade externa da esfera fluirá para a Terra, deixando a esfera positiva.

Letra C

Para tornar o corpo eletricamente negativo, precisamos adicionar certa quantidade de carga no corpo. Para determinar isso, usaremos a fórmula da carga elétrica:

\(Q=n\cdot e\)

\(3,2\cdot{10}^{-6}=n\cdot1,6\cdot{10}^{-19}\)

\(n=\frac{3,2\cdot{10}^{-6}}{1,6\cdot{10}^{-19}\ }\ \)

\(n=2\cdot{10}^{13}\)

\(n=20\cdot{10}^{12}\)

n = 20  trilhões de elétrons

Letra B

Como a carga elementar vale  \(\pm1,6\cdot{10}^{-19}\ C\), a carga dos prótons é:

\(Q_P=4\cdot{10}^{18}\cdot1,6\cdot{10}^{-19}\)

\(Q_P=0,64\ C\)

E a carga dos elétrons:

\(Q_E=2\cdot{10}^{18}\ast(-1,6\cdot{10}^{-19}\ C)\)

\(Q_E=-0,32\ C\)

Logo:

\(Q=Q_P+Q_E\)

\(Q=0,64-0,32\)

\(Q=0,32\ C\)

Letra C

Na eletrização por contato, se os corpos são idênticos, encontraremos a carga fazendo a média aritmética entre as três cargas:

\(Q_{nova}=\frac{Q_1+Q_2+Q_3}{3}\)

\(Q_{nova}=\frac{9 µC+9 µC+0}{3}\)

\(Q_{nova}=\frac{18 µC}{3}\)

\(Q_{nova}=6\ µC\)