Lista De Exercícios Sobre Campo Elétrico - Brasil Escola

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Exercícios sobre campo elétrico

Avalie seus conhecimentos por meio desta lista de exercícios sobre campo elétrico, uma grandeza física que sempre aparece ao redor de um corpo carregado eletricamente.

Publicado por: Pâmella Raphaella Melo

Questões

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1. Questão 1

   Analise as alternativas abaixo referentes às unidades de medida estudadas em eletrostática:

   I. A unidade de medida da carga elétrica é metros por segundo.

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

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

   IV. A unidade de medida da constante eletrostática do meio é representada por \({\left(N\cdot m\right)^2/C}^2\) .

   Qual alternativa está correta?

   A) II, III e IV.

   B) I, III e IV.

   C) I, II e III

   D) Todas estão corretas.

   E) Todas estão incorretas.

   Ver resposta

   Alternativa A

   I. A unidade de medida da carga elétrica é metros por segundo. (Falso)

   A unidade de medida da carga elétrica é Coulomb.

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

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

   IV. A unidade de medida da constante eletrostática do meio é representada por \({\left(N\cdot m\right)^2/C}^2\) . (Verdadeiro)

2. Questão 2

   Qual o valor da intensidade do campo elétrico no vácuo, a 13 cm de uma carga elétrica de 2,6 n C?

   A) \(1,3846\cdot{10}^9\ N/C\)

   B) \(1,3846\cdot{10}^3\ N/C\)

   C) \(1,3846\cdot{10}^{10}\ N/C\)

   D) \({1,3846\cdot10}^{11}\ N/C\)

   E) \(1,3846\cdot{10}^2\ N/C\)

   Ver resposta

   Alternativa B

   Para encontrarmos o valor do campo elétrico, usaremos a sua fórmula:

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

   Primeiramente, converteremos a distância de centímetros para metros, em que 13 cm=0,13 m , e lembrando que k é a constante eletrostática do meio. Como estamos trabalhando com uma carga no vácuo, o k vale 9∙109 N∙m2/C2 , então:

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{2,6\ n}{{0,13}^2}\)

   Como o n significa nano, cujo valor é de 10-9 , temos:

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{2,6\cdot{10}^{-9}}{{0,13}^2}\)

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{2,6\cdot{10}^{-9}}{0,0169}\)

   \(E=\frac{9\cdot2,6\cdot{10}^{9-9}}{0,0169}\)

   \(E=\frac{23,4\cdot{10}^0}{0,0169}\)

   \(E=\frac{23,4\cdot1}{0,0169}\)

   \(E\approx1384,6\)

   \(E\approx1,3846\cdot{10}^3\ N/C\)

3. Questão 3

   Uma carga elétrica pontual de valor-24 μC é posta em determinado lugar no vácuo, estando sujeita a uma força elétrica de valor 360 N . Considerando isso, encontre o módulo do campo elétrico dessa carga nesse lugar.

   A) \(1,5\cdot{10}^5\ N/C\)

   B) \(1,5\cdot{10}^6\ N/C\)

   C) \(1,5\cdot{10}^7\ N/C\)

   D) \(1,5\cdot{10}^8\ N/C\)

   E) \(1,5\cdot{10}^9\ N/C\)

   Ver resposta

   Alternativa C

   Para encontrarmos o valor desse campo elétrico, é necessário utilizarmos a fórmula que o relaciona à carga elétrica e à força elétrica:

   \(F=\left|q\right|\cdot E\)

   \(360=\left|-24\ \mu\right|\cdot E\)

   Como o μ significa micro, cujo valor é de 10-6 , então:

   \(360=\left|-24\cdot{10}^{-6}\right|\cdot E\)

   \(360=24\cdot{10}^{-6}\cdot E\)

   \(E=\frac{360}{24\cdot{10}^{-6}}\)

   \(E=\frac{15}{{10}^{-6}}\)

   \(E=15\cdot{10}^6\)

   \(E=1,5\cdot{10}^1\cdot{10}^6\)

   \(E=1,5\cdot{10}^{1+6}\)

   \(E=1,5\cdot{10}^7\ N/C\)

4. Questão 4

   Duas cargas elétricas são separadas a uma distância de 300 cm no vácuo. Encontre o valor da força elétrica entre elas e o campo elétrico da carga de menor valor, sabendo que suas cargas são 3,2 C e 5,6 C .

   \(A) 5,6\cdot{10}^9\ N; 5,6\cdot{10}^{9\ }N/C.\)

   \(B) 5,6\cdot{10}^9\ N; 17,92\cdot{10}^{9\ }N/C.\)

   \(C) 17,92\cdot{10}^9\ N; 17,92\cdot{10}^{9\ }N/C.\)

   \(D) 0\ N; 0\ N/C.\)

   \(E)\ 17,92\cdot{10}^9\ N; 5,6\cdot{10}^{9\ }N/C.\)

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   Alternativa E

   Encontraremos o valor da força elétrica entre as cargas elétricas com base na lei de Coulomb:

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

   Convertendo a distância de centímetros para metros, 300 cm=3 m , então:

   \(F=9\cdot{10}^9\cdot\frac{3,2\cdot5,6}{3^2}\)

   \(F=\frac{9\cdot{10}^9\cdot17,92}{9}\)

   \(F=17,92\cdot{10}^9\ N\)

   Já o campo elétrico podemos encontrar pela fórmula que o relaciona à força e à carga elétrica:

   \(F=\left|q\right|\cdot E\)

   \(17,92\cdot{10}^9=\left|3,2\right|\cdot E\)

   \(17,92\cdot{10}^9=3,2\cdot E\)

   \(\frac{17,92\cdot{10}^9}{3,2}=E\)

   \(5,6\cdot{10}^9 N/C=E \)

5. Questão 5

   Determine a intensidade do campo elétrico no vácuo de uma carga elétrica de 12 mC a 2,5 metros.

   A) \(1,728\cdot{10}^7\ N/C\)

   B) \(1,425\cdot{10}^{-6}\ N/C\)

   C) \(1,923\cdot{10}^{-3}\ N/C\)

   D) \(1,631\cdot{10}^{10}\ N/C\ \)

   E) \(1,3728\cdot{10}^8\ N/C\)

   Ver resposta

   Alternativa A

   Determinaremos o valor do campo elétrico por sua fórmula:

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

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{12\ m}{{2,5}^2}\)

   Como o m significa mili, cujo valor é de 10-3 , então:

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{12\cdot{10}^{-3}}{{2,5}^2}\)

   \(E=\frac{108\cdot{10}^{9-3}}{6,25}\)

   \(E=17,28\cdot{10}^6\ \)

   \(E=1,728\cdot{10}^1\cdot{10}^6\ \)

   \(E=1,728\cdot{10}^{6+1}\ \)

   \(E=1,728\cdot{10}^7\ N/C\ \)

6. Questão 6

   Uma carga elétrica de valor A produz um campo elétrico de 2500 N/C e possui uma força elétrica atrativa de 100 N com outra carga de valor B, que é o dobro de A. Considerando isso, determine o valor da carga Q e da carga q.

   A) 0,03 C e 0,06 C

   B) 0,05 C e 0,1 C

   C) 0,04 C e 0,08 C

   D) 0,01 C e 0,02 C

   E) 0,02 C e 0,04 C

   Ver resposta

   Alternativa C

   Primeiramente encontraremos o valor da carga A, já que nos foi dada as informações sobre seu campo elétrico e força elétrica, então utilizaremos a fórmula que envolva isso:

   \(F=\left|q\right|\cdot E\)

   \(100=\left|A\right|\cdot2500\)

   \(A=\frac{100}{2500}\)

   \(A=0,04\ C\)

   A primeira carga tem valor de 0,04 C , já a segunda carga possui valor B, que é o dobro do valor de A, então:

   \(B=2\cdot A\)

   \(B=2\cdot0,04\)

   \(B=0,08\ C\)

7. Questão 7

   A uma distância de 50 metros, temos o campo elétrico produzido por uma carga Q, cujo valor é de 12 C. Sabendo que aconstante eletrostática do vácuo vale 9 ∙109 N ∙ m2 / C2 , encontre o valor desse campo elétrico.

   A) \(4,32\cdot{10}^9\ N/C\)

   B) \(2,16\cdot{10}^{11\ }N/C\)

   C) \(0\ N/C\)

   D) \(2,16\cdot{10}^9\ N/C\)

   E) \(4,32\cdot{10}^7\ N/C\)

   Ver resposta

   Alternativa E

   Utilizando a fórmula do campo elétrico, obtemos:

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

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{12}{{50}^2}\)

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot\frac{12}{2500}\)

   \(E=9\cdot{10}^9\cdot0,0048\)

   \(E={10}^9\cdot0,0432\)

   \(E={10}^9\cdot4,32\cdot{10}^{-2}\)

   \(E=4,32\cdot{10}^{-2+9}\)

   \(E=4,32\cdot{10}^7N/C\)

8. Questão 8

   De acordo com seus estudos a respeito do campo elétrico, alguma(s) das fórmulas abaixo não serve(m) para calculá-lo.

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

   II. \(E=q\cdot V\)

   III. \(E=\frac{F}{q}\)

   Qual alternativa está correta?

   A) I e II.

   B) I e III.

   C) II e III.

   D) Todas estão corretas.

   E) Todas estão incorretas.

   Ver resposta

   Alternativa B

   I. \(E=k\cdot\frac{Q}{d^2}\) (Verdadeira)

   II. \(E=q\cdot V \) (Falsa)

   Essa fórmula, na verdade, é \(E_P=q\cdot V\) , usada para calcular a energia potencial elétrica.

   III. \(E=\frac{F}{q}\) (Verdadeira)

9. Questão 9

   (Uece) Considere o campo elétrico gerado por duas cargas elétricas puntiformes, de valores iguais e sinais contrários, separadas por uma distância d. Sobre esse vetor campo elétrico nos pontos equidistantes das cargas, é correto afirmar que

   A) tem a direção perpendicular à linha que une as duas cargas e o mesmo sentido em todos esses pontos.

   B) tem a mesma direção da linha que une as duas cargas, mas varia de sentido para cada ponto analisado.

   C) tem a direção perpendicular à linha que une as duas cargas, mas varia de sentido para cada ponto analisado.

   D) tem a mesma direção da linha que une as duas cargas e o mesmo sentido em todos esses pontos.

   Ver resposta

   Alternativa D

   De acordo com os estudos a respeito do vetor campo elétrico, sabemos que, nos pontos equidistantes das cargas, ele tem a mesma direção da linha que une as duas cargas elétricas e o mesmo sentido em todos esses pontos, já que o vetor campo elétrico tangencia as linhas de força em cada um desses pontos.

10. Questão 10

    (Unesp) Modelos elétricos são frequentemente utilizados para explicar a transmissão de informações em diversos sistemas do corpo humano. O sistema nervoso, por exemplo, é composto por neurônios (figura 1), células delimitadas por uma fina membrana lipoproteica que separa o meio intracelular do meio extracelular. A parte interna da membrana é negativamente carregada e a parte externa possui carga positiva (figura 2), de maneira análoga ao que ocorre nas placas de um capacitor.

    

    A figura 3 representa um fragmento ampliado dessa membrana, de espessura d, que está sob ação de um campo elétrico uniforme, representado na figura por suas linhas de força paralelas entre si e orientadas para cima. A diferença de potencial entre o meio intracelular e o extracelular é V. Considerando a carga elétrica elementar como e, o íon de potássio K+, indicado na figura 3, sob ação desse campo elétrico, ficaria sujeito a uma força elétrica cujo módulo pode ser escrito por:

    A) \(e\cdot V\cdot d\)

    B) \(\frac{e\ \cdot\ d}{V}\)

    C) \(\frac{V\ \cdot\ d}{e}\)

    D) \(\frac{e}{V\ \cdot\ d}\)

    E) \(\frac{e\ \cdot\ V}{d}\)

    Ver resposta

    Alternativa D

    Para encontrarmos a fórmula da força elétrica para esse caso, precisamos partir da fórmula que envolve a diferença de potencial e o campo elétrico:

    \(V=E\ \cdot\ d\)

    Sabendo que o campo elétrico está relacionado com a força elétrica e a carga elétrica pela fórmula

    \(E=\frac{F}{q}\)

    E substituindo essa fórmula no lugar do campo elétrico na primeira fórmula, obtemos:

    \(V=\frac{F}{q}\ \cdot\ d\)

    Isolando a força elétrica, temos:

    \(F=\frac{q\cdot V}{d}\)

    Sabendo que q pode ser encontrado pela fórmula q=n∙e , em que n corresponde a um íon de potássio, a carga q é igual à carga elementar e:

    \(F=\frac{e\cdot V}{d}\)

11. Questão 11

    (Uece) Precipitador eletrostático é um equipamento que pode ser utilizado para remoção de pequenas partículas presentes nos gases de exaustão em chaminés industriais. O princípio básico de funcionamento do equipamento é a ionização dessas partículas, seguida de remoção pelo uso de um campo elétrico na região de passagem delas. Suponha que uma delas tenha massa m, adquira uma carga de valor q e fique submetida a um campo elétrico de módulo E. A força elétrica sobre essa partícula é dada por:

    A) \(m\cdot q\cdot E\)

    B) \(m\cdot E/q\cdot b\)

    C) \(q/E\)

    D) \(q\cdot E\)

    Ver resposta

    Alternativa D

    Para encontrarmos a força elétrica, utilizaremos a fórmula que a relaciona ao campo elétrico e à carga elétrica, sendo:

    \(F=q\cdot E\)

12. Questão 12

    (FEI SP) A intensidade do vetor campo elétrico num ponto P é 6∙105 N/C . Uma carga puntiforme q=3∙10-6 C colocada em P ficará sujeita a uma força elétrica cuja intensidade:

    A) para o cálculo, necessita da constante do meio em que a carga se encontra.

    B) para o cálculo, necessidade da distância.

    C) vale 2 N .

    D) vale 2∙10-11 N .

    E) vale 1,8 N .

    Ver resposta

    Alternativa E

    Para encontrarmos a força elétrica, usaremos a fórmula que a relaciona ao campo elétrico e à carga elétrica, sendo:

    \(F=q\cdot E\)

    \(F=3\cdot{10}^{-6}\cdot6\cdot{10}^5\)

    \(F=18\cdot{10}^{-6+5}\)

    \(F=18\cdot{10}^{-1}\)

    \(F=1,8\ N\)

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