ELETRICIDADE
Nesta seção você encontra diversos exercícios resolvidos sobre cargas elétricas, processos de eletrização, estrutura do átomo, Lei de Coulomb, campo elétrico, linhas de força, potencial eletrostático, capacitores, capacitância de um capacitor plano, associação de capacitores, condutores e isolantes, corrente elétrica, resistência elétrica, Lei de Ohm, associação de resistores, variação da resistividade com a temperatura, efeito Joule, Leis de Kirchhoff, Ponte de Wheatstone, geradores, medida da força eletromotriz e associação de geradores. Cada problema possui uma breve explicação em vídeo da sua solução.
FORÇA ELÉTRICA
Exemplo 1 - Uma força elétrica de intensidade F surge quando duas pequenas esferas idênticas, com cargas 3 C e 9 C são colocadas a uma distância d no vácuo. Quando colocadas em contato e afastadas a uma distância 3d, a nova intensidade da força elétrica, em função de F, será...
Exemplo 2 - (PSAEN 2011) Duas esferas carregadas (consideradas cargas elétricas pontuais) possuem massas desprezíveis. A de cima possui uma carga elétrica q1 = + 3,0 μC e a de baixo possui uma carga elétrica q2 = - 4,0 μC. As duas esferas estão presas a fios ideais; um dos fios está preso ao teto e outro preso a um cilindro maciço de massa específica igual a 8,0 gramas...
Exemplo 3 - (EFOMM 2012) Um pequeno bloco de massa m = 40,0 g e carga elétrica positiva q = 2,00 μC é colocado sobre um plano inclinado de 45º em relação à horizontal, conforme a figura. Sabendo que o coeficiente de atrito estático é μe = 1/3, o módulo do campo elétrico horizontal mínimo, em kN/C, atuando sobre o bloco, de modo a mantê-lo em equilíbrio estático...
Exemplo 4 - (AFA 2005) Uma esfera A, com carga positiva, é mantida em uma região plana e horizontal através de um anteparo semicircular, com extremidades B e C, como mostra a figura. A esfera pode se deslocar sem atrito. Nos pontos B e C são fixadas pequenas esferas com cargas de 8 μC e 64 μC, respectivamente. A tangente do ângulo...
Exemplo 5 - Duas esferas condutoras idênticas, muito pequenas, de mesma massa m = 0,30 g, encontram-se no vácuo, suspensas por meio de dois fios leves, isolantes, de mesmo ponto de suspensão O. Estando as esferas separadas, eletriza-se uma delas com carga Q, mantendo-se a outra neutra...
Exemplo 6 - (FUVEST 1998) Quatro pequenas esferas de massa m estão carregadas com cargas de mesmo valor absoluto q, sendo duas negativas e duas positivas, como mostra a figura. As esferas estão dispostas formando um quadrado de lado a e giram numa trajetória circular de centro O, no plano do quadrado, com velocidade de módulo constante v. Suponha que as únicas forças atuantes sobre as esferas sejam devidas à interação eletrostática. A constante de permissividade elétrica é ε0. Todas as grandezas (dadas e solicitadas) estão em unidades SI...
Exemplo 7 - Uma pequena esfera de massa m e carga q está suspensa por um fio de comprimento L e gira em torno de outra carga q fixa, como mostrado na figura. O sistema está sob ação da gravidade local de módulo g, que aponta verticalmente para baixo. Determine o valor da velocidade angular...
Exemplo 8 - Uma esfera carregada com carga +q está fixada na base de um plano inclinado através de um suporte isolante. Sobre o plano inclinado, a uma distância D da carga +q, existe um corpo de dimensões desprezíveis, massa m1 e carga -2q. O coeficiente de atrito estático entre m1 e o plano vale μ. O fio ideal preso ao bloco m1 passa por uma roldana, também ideal, e suspende um corpo de volume V2 e densidade ρ2, totalmente imerso em um fluido de densidade ρ. Considere…
CAMPO ELÉTRICO
Exemplo 1 - (UFPE 2011.2) Uma carga elétrica puntiforme gera campo elétrico nos pontos P1 e P2. A figura a seguir mostra setas que indicam a direção e o sentido do vetor campo elétrico, nestes pontos. Contudo, os comprimentos das setas não indicam os módulos destes vetores. O módulo do campo elétrico no ponto...
CAMPO ELÉTRICO E LEI DE GAUSS
Exemplo 1 - Suponhamos que exista um túnel ao longo de um diâmetro de uma esfera fixa que está no vácuo e é uniformemente carregada com carga Q. Despreze quaisquer atritos e suponha que a esfera tenha uma densidade volumétrica de cargas constante e igual a ρ. Calcule o valor da frequência angular de oscilação de uma partícula de carga -q, e massa m, que se move neste túnel sob ação da força eletrostática.
CAMPO ELÉTRICO UNIFORME
Exemplo 1 - Considere um campo elétrico uniforme criado por duas placas planas, paralelas e separadas por uma distância 2d. Um próton e uma partícula α são lançados com a mesma velocidade de módulo v0, paralela às placas e para a direita, como mostra a figura. Desconsidere a interação entre as partículas. A partícula α é o núcleo do átomo de Hélio (He) que é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons. A razão entre as distâncias percorridas pelo próton e pela partícula α até colidirem com a placa...
Exemplo 2 - (PSAEN 2010) Uma partícula de massa m = 40,0 gramas e carga elétrica q = 8,0 mC, encontra-se inicialmente fixa na origem do sistema coordenado XOY (veja figura abaixo). Na região, existe um campo elétrico uniforme E...
Exemplo 3 - (ITA 2002) Um dispositivo desloca, com velocidade constante, uma carga de 1,5 C por um percurso de 20,0 cm através de um campo elétrico uniforme de intensidade 2,0 x 103 N/C. A força eletromotriz do dispositivo é...
POTENCIAL ELÉTRICO
Exemplo 1 - Uma esfera condutora de raio R = 2 m, eletrizada, solitária e situada no vácuo, cria em um ponto P, um vetor campo elétrico de intensidade E = ...
Exemplo 2 - Em um televisor de tubo, um conjunto de elétrons são acelerados por uma alta voltagem V. Eles são defletidos por um par de placas horizontais de separação d, comprimento l e diferença de potencial VP. Os elétrons então colidem com uma tela fluorescente...
ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA
Exemplo 1 - Três esferas idênticas com massas iguais a m = 360 g e cargas elétricas q = 1,00 μC estão inicialmente em repouso na posição ilustrada na figura, distantes 1,00 cm uma da outra. O sistema é, então, liberado. Quando a velocidade de cada uma delas for de 1,00 m/s, qual será a distância...
Exemplo 2 - (CPAEN 2012) As quatro cargas Q idênticas, positivas e puntiformes, estão fixas nos vértices de um quadrado de lado L= √2 m, isoladas e no vácuo (ver figura). Uma carga de prova positiva q = 0,10 μC é, então, cuidadosamente colocada no centro O da configuração. Como o equilíbrio é instável, a carga q é repelida até atingir uma energia cinética constante de...
CAPACITORES E CAPACITÂNCIA
Exemplo 1 - (UFPE 2010.2) A distância entre as placas paralelas de um capacitor ideal é d = 0,60 mm e sua capacitância é C = 1,0 μF. Sabendo-se que o capacitor é ligado a uma bateria ideal de fem ε = 12 V, calcule o módulo da força elétrica...
Exemplo 2 - (AFA 2012) A região entre as placas de um capacitor plano é preenchida por dois dielétricos de permissividades ε1 e ε2, conforme ilustra a figura a seguir. Sendo S a área de cada placa, d a distância que as separa e U a ddp entre os pontos A e B, quando o capacitor está totalmente carregado, o módulo...
Exemplo 3 - (UFPE 2001) No circuito abaixo, o capacitor de capacitância C1 está carregado com uma carga de 143 μC, e os outros dois capacitores C2 = 2C1 e C3 = 3C1 estão completamente descarregados. Fechando-se simultaneamente as chaves S1 e S2, qual a carga no capacitor C3, em unidades de μC, após se estabelecer...
CIRCUITOS ELÉTRICOS
Exemplo 1 - (AFA 2009) Parte de um circuito elétrico é constituída por seis resistores ôhmicos cujas resistências elétricas estão indicadas ao lado de cada resistor, na figura abaixo. Se a d.d.p. entre os pontos A e B é igual a U, pode-se afirmar que a potência dissipada pelo resistor...
Exemplo 2 - (AFA 2008) No circuito representado abaixo, os geradores G1 e G2 são ideais e os resistores têm a mesma resistência R. Se a potência dissipada por R2 é nula, então a razão entre as f.e.m. de G1 e G2 é...
Exemplo 3 - (UFPE 2011.2) Uma pequena lanterna utiliza uma pilha do tipo AA. A pilha tem resistência interna r = 0,25 Ω e fornece uma força eletromotriz de ε = 1,5 V. Calcule a energia dissipada pela lâmpada, de resistência elétrica R = 0,5 Ω, quando esta é ligada durante...
Exemplo 4 - (UFPE 2010.2) O capacitor do circuito abaixo se encontra descarregado e a chave ch está aberta. Em um dado instante, a chave é fechada e a bateria começa a fornecer corrente elétrica para o circuito. No instante do fechamento da chave a corrente é I1, contudo a medida que o tempo passa, a corrente varia, tendendo gradativamente a um valor bem definido, I2. Calcule...