Eletrostática é uma área da Física que estuda as cargas elétricas em repouso e dos fenômenos ligados a ela. As cargas elétricas, o campo elétrico e outros demais assuntos fazem parte da matéria, por isso é importante revisar os principais conceitos para fazer os exercícios de eletrostática.
O que é Eletrostática?
O filósofo Tales de Mileto foi o primeiro a iniciar os estudos sobre a eletricidade estática. Ele notou que ao esfregar um pedaço de âmbar na pele de um animal, esse atrairia corpos mais leves, como o capim seco.
Ao decorrer do tempo, novos estudos foram realizados e assim descobriram que os fenômenos magnéticos estavam ligados a eletrostática. Esse estudo auxiliou no desenvolvimento das pesquisas, resultando na criação da pilha voltaica, o descobrimento da corrente elétrica, entre outros. Para se aprofundar mais no assunto, faça nossos exercícios sobre magnetismo.
Os fenômenos eletrostáticos são estudados na física para que o conhecimento sobre a força de atração e repulsão das cargas elétricas entre si seja aprofundado e compreendido.
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O que são cargas elétricas?
A carga elétrica é uma característica específica das partículas fundamentais da matéria, como os prótons e os elétrons. Os corpos neutros possuem a mesma quantidade elétrica de cargas positivas e negativas.
A unidade de carga elétrica, segundo o Sistema Internacional de Medidas, é medida em Coulomb (C). A fórmula da carga elétrica é:
Q = n.e
Q = carga elétrica
n = quantidade de elétrons
e = carga elementar
Força e Energia Eletrostática
Força eletrostática pode ser definida como a força de interação eletrostática entre duas cargas elétricas por meio da atração e da repulsão. Essa força pode ser calculada pela Lei de Coulomb. Veja a fórmula:
k = constante eletrostática
q1 e q2 = cargas elétricas
r = distância entre as cargas
A constante de Coulomb, ou constante eletrostática, influencia o valor da força final. A energia eletrostática é produzida pelo excesso de cargas elétricas em atrito. Veja a fórmula a seguir:
k = constante eletrostática
Q = carga fonte
q = carga de prova ou teste
d = distância entre cargas
Campo Elétrico
É designada a cargas elétrica e é considerada uma grandeza física vetorial. A carga elétrica possui um campo que influencia ao seu redor. A unidade de campo elétrico é o Newton por Coulomb.
Exercícios de Eletrostática
1 – (UECE 97.1) – A matéria, em seu estado normal, não manifesta propriedades elétricas. No atual estágio de conhecimentos da estrutura atômica, isso nos permite concluir que a matéria:
a) é constituída somente de nêutrons.
b) possui maior número de nêutrons que de prótons.
c) possui quantidades iguais de prótons e elétrons.
d) é constituída somente de prótons.
2 – (UECE 93.2) – A série triboelétrica a seguir é uma lista de substâncias, de modo que cada uma se eletriza com carga positiva quando atritada com qualquer outra substância que a segue na lista: Um gato escorrega para baixo em uma vara de plástico e cai dentro de uma cuba metálica, x, que repousa sobre uma placa isolante. Duas outras cubas idênticas, y e z, apoiadas na placa, estão em contato com entre si, mas nenhuma faz contato com x. Quando o gato cai em x, a placa se quebra e todas as cubas caem, separadas, sobre o soalho isolado. O gato abandona a cuba x e foge.
Ao final deste processo:
a) x adquire carga positiva, y negativa e z positiva.
b) x adquire carga negativa, y positiva e z negativa.
c) somente x adquire carga positiva.
d) x, y e z têm cargas positivas.
3 – (UECE 88.1) – Um corpo tem 2.1018 elétrons e 4.1018 prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, 1,6.10-19 C, podemos afirmar que o coro está carregado com uma carga elétrica de :
a) – 0,32 C
b) 0,32 C
c) 0,64 C
d) – 0,64 C
4 – (UECE 2011.1.F1) – Um condutor elétrico metálico, de formato irregular e isolado está carregado com uma carga positiva total +Q. Pode-se afirmar corretamente que a carga +Q
a) é a somatória das cargas dos prótons que compõem o condutor.
b) está distribuída uniformemente por toda a superfície externa do condutor.
c) está distribuída uniformemente por todo o condutor, exceto pela sua superfície.
d) é o saldo do balanço entre as cargas dos prótons e dos elétrons que compõem o condutor.
5 – (UECE 98.1) – Observe as três situações seguintes.
Em (a), três blocos metálicos, X, Y e Z, alinhados, ficam em contato entre si e apoiados sobre uma mesa isolante; dois objetos com fortes cargas positivas, são postos um de cada lado e muito próximos dos blocos. Em (b), os blocos são separados com uma barra isolante e descarregada mantendo os dois objetos carregados em suas respectivas posições. Finalmente, em (c), os objetos carregados são retirados. As cargas esperadas, na última situação (figura c) são:
a) X positiva, Y negativa e Z positiva.
b) X negativa, Y positiva e Z negativa.
c) X negativa, Y neutra e Z negativa.
d) X, Y e Z, positivas.
6 – (UECE 97.2) – A massa de um pêndulo de peso P,visto na figura,acumula uma determinada carga q1,que é atraída por uma carga q2,mediante FE ,na horizontal,que possibilita o equilíbrio do pêndulo.O módulo de FE ,é igual a :
a) Pcotgθ
b) Pcosθ
c) Ptgθ
d) Psecθ
7 – (UECE 98.2) – Nos pontos de abscissas x = 2 e x = 5 são fixadas as cargas Q e 4Q respectivamente, conforme mostra o esquema abaixo.
Para que uma terceira carga – Q fique em equilíbrio, sob a ação exclusiva das forças elétricas exercidas pelas cargas positivas Q e 4Q a carga negativa – Q deve ser colocada no ponto de abscissa x igual a:
a) 3
b) 1
c) Zero
d) 4
8 – (UECE 2004.2) – Considere um quadrado de centro na origem dos eixos coordenados e lados, paralelos aos eixos x e y, medindo 2cm. Coloquemos nos vértices do quadrado as seguintes cargas puntiformes: no ponto (1,1), carga –q; no ponto (-1,1), carga –q; no ponto (-1,-1), carga +q e no ponto (1,-1), carga +q. No ponto (0,0), o campo elétrico produzido pelas quatro cargas tem:
a) direção y e sentido positivo;
b) direção y e sentido negativo;
c) direção x e sentido positivo;
d) direção x e sentido negativo.
09 – (UECE 2008.1.F2) – N prótons, cada um de carga q, foram distribuídos aleatoriamente ao longo de um arco de círculo de 60o e raio r, conforme ilustra a figura.
Considerando k =1/4πε0 e o potencial de referência no infinito igual a zero, assinale a alternativa que contém o valor do potencial elétrico no ponto O devido a esses prótons.
a) kqN/ r
b) kNq/ r . cos60o
c) kNq/r
d) 2kNq /r . cos30o
10 – (UECE 2002.2) – No vácuo, 12 prótons de carga q estão igualmente espaçados e fixos ao longo de uma circunferência de raio R e centro C. Considerando V = 0, o valor do potencial elétrico no infinito e k a constante eletrostática, o potencial, em Volts, e o campo elétrico em Volts/m, gerados pelos prótons no ponto C são, respectivamente:
a) 12kq/R2, 12kq/R
b) 0, 12kq/R
c) 12 kq/R, 12kq/R2
d) 12kq/R, 0
11 – (UECE 2009.2) – Qual a energia potencial, em elétron-Volt (eV), adquirida por um próton ao passar de um ponto A, cujo potencial vale 51 V, para o ponto B, com potencial de 52 V?
a) 1840
b) 1
c) 52
d) 51
12 – (UECE 2007.2.F2) – Três cargas iguais a Q estão infinitamente distantes umas das outras. Considerando zero, no infinito, o potencial de referencia, o trabalho necessário para um agente externo trazê-las, cada uma, para cada um dos vértices de um triangulo equilátero de lado d, é: (OBS.: Considere, nas alternativas, k uma constante.)
a) kQ/d
b) kQ/d2
c) kQ2/d
d) kQ2/d
13 – (UECE 2006.2) – Uma esfera metálica maciça é carregada eletricamente com carga positiva.
Considerando que o potencial no infinito é zero, podemos afirmar que os potenciais VA, VB e VC referentes, respectivamente, aos pontos A, B e C são, conforme sua intensidade,
a) VA < VB < VC
b) VA > VB =VC
c) VA = VB > VC
d) VA > VB > VC
14 – (UECE 2001.1) – Uma carga de 15 nC pode ser produzida por simples atrito. A variação de potencial elétrico, em volts, que essa carga causará em uma esfera condutora isolada de 16 cm de raio é, aproximadamente:
a) 844
b) 864
c) 444
d) 464
15 – (CESGRANRIO) – A lei de Coulomb afirma que a força de intensidade elétrica de partículas carregadas é proporcional:
I. às cargas das partículas;
II. às massas das partículas;
III. ao quadrado da distância entre as partículas;
IV. à distância entre as partículas.
Das afirmações acima:
a) somente I é correta;
b) somente I e III são corretas;
c) somente II e III são corretas;
d) somente II é correta;
e) somente I e IV são corretas.
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Agora que você já fez os exercícios de Eletrostática, confira as respostas abaixo.
Respostas dos Exercícios de Eletrostática
Exercício resolvido da questão 1
c) possui quantidades iguais de prótons e elétrons.
Exercício resolvido da questão 2
a) x adquire carga positiva, y negativa e z positiva.
Exercício resolvido da questão 3
b) 0,32 C
Exercício resolvido da questão 4
d) é o saldo do balanço entre as cargas dos prótons e dos elétrons que compõem o condutor.
Exercício resolvido da questão 5
b) X negativa, Y positiva e Z negativa.
Exercício resolvido da questão 6
c) Ptgθ
Exercício resolvido da questão 7
a) 3
Exercício resolvido da questão 8
a) direção y e sentido positivo;
Exercício resolvido da questão 9
c) kNq/r
Exercício resolvido da questão 10
d) 12kq/R, 0
Exercício resolvido da questão 11
b) 1
Exercício resolvido da questão 12
d) kQ2/d
Exercício resolvido da questão 13
c) VA = VB > VC
Exercício resolvido da questão 14
a) 844
Exercício resolvido da questão 15
a) somente I é correta;
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