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aula 26

Campo Elétrico \(\left(\overrightarrow{E} \right)\)

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Todo corpo carregado com uma carga resultante não nula, produz a sua volta um campo, chamado de campo elétrico (E). Este é definido como:

\[\overrightarrow{\text{E}}\ \text{= }\!\!~\!\!\text{ }\frac{{\overrightarrow{\text{F}}}}{\left| \text{Q} \right|}\text{=}\ {{\text{K}}_{\text{0}}}\text{ }\!\!~\!\!\text{ }\frac{\left| \text{Q} \right|}{{{\text{d}}^{\text{2}}}}\]

Onde F é a força, Q é a carga e d é a distância da carga até o ponto de observação. A unidade do campo elétrico no SI é N/C.

Interação entre cargas

De mesma natureza
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De naturezas opostas
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  • O quê? – o(s) fato(s) que determina(m) a história;
  • Quem? – a personagem ou personagens;
  • Como? – o enredo, o modo como se tecem os fatos;
  • Onde? – o lugar ou lugares da ocorrência;
  • Quando? – o momento ou momentos em que se passam os fatos;
  • Por quê? – a causa do acontecimento.

Relação entre Força (F) e Campo (E)

Campo Elétrico Uniforme (C.E.U.)

As linhas de campo elétrico são paralelas entre si e equidistantes.

Observações:

  • o vetor campo elétrico \(\text{(}\overrightarrow{\text{E}}\text{)}\) é sempre tangente às linhas de campo;
  • as linhas de campo/força nunca se cruzam;
  • quanto mais próximas as linhas de campo/força, mais intenso é o campo elétrico;
  • o campo é mais intenso próximo da carga elétrica;
  • o campo elétrico gerado por um corpo eletrizado positivamente é divergente (linhas de campo “saem” da carga);
  • o campo elétrico gerado por um corpo eletrizado negativamente é convergente (linhas de campo “entram” na carga);
  • quanto maior a densidade linear, mais intenso é o campo elétrico.
  • as linhas de campo/força são sempre perpendiculares as superfícies equipotenciais;
EXERCÍCIOS PROPOSTOS

(FCM PB) Em relação à superfície de um condutor eletrizado e em equilíbrio eletrostático, assinale V para verdadeiro e F para falso.

(   ) A direção do vetor campo elétrico equivale à normal à superfície em cada ponto.

(   ) O trabalho para mover-se uma carga elétrica ao longo da superfície é independente da intensidade do campo supostamente mantido em equilíbrio eletrostático.

(   ) A superfície de um condutor eletrizado e em equilíbrio eletrostático não é equipotencial.

(   ) Existem linhas de campo ligando dois pontos da superfície do condutor.

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01

FAMERP) A figura representa um elétron atravessando uma região onde existe um campo elétrico. O elétron entrou nessa região pelo ponto X e saiu pelo ponto Y em trajetória retilínea.

Sabendo que na região do campo elétrico a velocidade do elétron aumentou com aceleração constante, o campo elétrico entre os pontos X e Y tem sentido

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02

(ESPCEX (AMAN)) Uma partícula de carga q e massa 10\(^{-6}\) Kg foi colocada num ponto próximo à superfície da Terra onde existe um campo elétrico uniforme, vertical e ascendente de intensidade E = 10⁵ N/C.

Sabendo que a partícula está em equilíbrio, considerando a intensidade da aceleração da gravidade g = 10m/s², o valor da carga q  e o seu sinal são respectivamente:

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03

(FPS PE) Uma partícula de massa M e carga Q é liberada do repouso numa região de vácuo entre duas placas carregadas, onde existe um campo elétrico uniforme de módulo E e direção horizontal (ver figura a seguir). A ação das forças peso e elétrica sobre a partícula faz com que a sua trajetória seja diagonal, formando um ângulo de 45° com a vertical. O módulo da aceleração da gravidade é denotado por g.

Pode-se afirmar que a razão carga massa (Q/M) da partícula é igual a

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04

(FGV) Muitos experimentos importantes para o desenvolvimento científico ocorreram durante o século XIX. Entre eles, destaca- se a experiência de Millikan, que determinou a relação entre a carga q e a massa m de uma partícula eletrizada e que, posteriormente, levaria à determinação da carga e da massa das partículas elementares. No interior de um recipiente cilíndrico, em que será produzido alto vácuo, duas placas planas e paralelas, ocupando a maior área possível, são mantidas a uma curta distância d, e entre elas é estabelecida uma diferença de potencial elétrico constante U. Variando-se d e U, é possível fazer com que uma partícula de massa m eletrizada com carga q fique equilibrada, mantida em repouso entre as placas. No local da experiência, a aceleração da gravidade é constante de intensidade g.

Nessas condições, a relação q/m será dada por

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05

(FIEB SP) Duas placas paralelas, horizontais e condutoras, X e Y, são colocadas no vácuo, a uma distância d = 2 cm uma da outra. Estabelece-se entre elas uma diferença de potencial elétrico de 30 kV, ficando a placa inferior ao potencial zero. Uma partícula de massa m e carga elétrica q está, entre as placas, em repouso no ponto A.

Nessas condições, o módulo do vetor campo elétrico, suposto uniforme, na região ente as placas têm, em V/m, valor igual a

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06

(ACAFE SC) Na figura abaixo temos o esquema de uma impressora jato de tinta que mostra o caminho percorrido por uma gota de tinta eletrizada negativamente, numa região onde há um campo elétrico uniforme. A gota é desviada para baixo e atinge o papel numa posição P.

O vetor campo elétrico responsável pela deflexão nessa região é:

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07

(UEA AM) Duas cargas elétricas A e B contêm 1,0 coulomb cada e estão separadas 1,0 metro uma da outra, como mostra a figura.

Considerando a constante eletrostática do meio entre as cargas igual a k, os módulos da força elétrica entre elas e do campo elétrico que uma gera na outra, respectivamente, são iguais a

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08

(ACAFE - ADAPTADO) Em uma atividade de eletrostática, são dispostas quatro cargas pontuais (de mesmo módulo) nos vértices de um quadrado. As cargas estão dispostas em ordem cíclica seguindo o perímetro a partir de qualquer vértice. A situação em que o valor do campo elétrico no centro do quadrado não será nulo é:

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09

(PUC RJ) Duas cargas pontuais q₁ = 3,0 µC e q₂ = 6,0 µC são colocadas a uma distância de 1,0 m entre si.

Calcule a distância, em metros, entre a carga q₁ e a posição, situada entre as cargas, onde o campo elétrico é nulo.

Considere k\(_C\) = 9×10⁹ Nm²/C².

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10

EXERCÍCIOS EXTRAS

(PUC RS) Considere a figura abaixo, que representa as linhas de força do campo elétrico gerado por duas cargas puntuais Q\(_A\) e Q\(_B\).

A soma Q\(_A\) + Q\(_B\) é, necessariamente, um número

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01

(UEM PR) Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

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02

(UEPG PR) Uma pequena esfera com carga q é colocada em uma região do espaço onde há um campo elétrico. Sobre esse evento físico, assinale o que for correto.

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03

(MACKENZIE-SP) Considere as seguintes afirmações, admitindo que em uma região do espaço está presente uma carga geradora de campo elétrico (Q) e uma carga de prova (q) nas suas proximidades.

I. Quando a carga de prova tem sinal negativo (q<0), os vetores força e campo elétrico têm mesma direção, mas sentidos opostos.

II. Quando a carga de prova tem sinal positivo (q>0), os vetores força e campo elétrico têm mesma direção e sentido.

III. Quando a carga geradora do campo tem sinal positivo (Q>0), o vetor campo elétrico tem sentido de afastamento da carga geradora e quando tem sinal negativo (Q<0), tem sentido de aproximação, independente do sinal que possua a carga de prova.

Assinale

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04

(IME-RJ)

A figura acima apresenta um pêndulo simples constituído por um corpo de massa 4 g e carga + 50 μC  e um fio inextensível de 1 m. Esse sistema se encontra sob a ação de um campo elétrico \(\overrightarrow{\text{E}}\) de 128 kN/C, indicado na figura.

Considerando que o pêndulo oscile com amplitude pequena e que o campo gravitacional seja desprezível, o período de oscilação, em segundos, é

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05

(UEPG-PR) Uma carga elétrica modifica o espaço em torno de si, criando um campo elétrico. Sobre este fenômeno físico, assinale o que for correto.

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06

(MACKENZIE-SP)

Fixam-se as cargas puntiformes q₁ e q₂, de mesmo sinal, nos pontos A e B, ilustrados acima. Para que no ponto C o vetor campo elétrico seja nulo, é necessário que

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07

(UEPG-PR) Considerando uma carga puntual Q, no ar, e um ponto situado a uma distância r da carga, conforme esquematizado abaixo, assinale o que for correto.

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08

(UECE) Quatro cargas elétricas fixas, com valores +q, +2q, +3q e +4q, são dispostas nos vértices de um quadrado de lado d. As cargas são posicionadas na ordem crescente de valor, percorrendo-se o perímetro do quadrado no sentido horário. Considere que este sistema esteja no vácuo e que e₀ é a permissividade elétrica nesse meio. Assim, o módulo do campo elétrico resultante no centro do quadrado é

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09

(UEM PR) João fixou quatro cargas elétricas pontuais não-nulas sobre um plano horizontal, de modo que cada carga se situe sobre um vértice diferente de um mesmo quadrilátero convexo ABCD; isto é, as medidas de seus ângulos internos são todas inferiores a 180°. Além disso, a força elétrica resultante das cargas situadas em B, C e D atuando sobre o vértice A é nula. Levando-se em conta a situação descrita, assinale o que for correto.

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10

(UEM-PR) Um cubo metálico descarregado e isolado é colocado em um campo elétrico homogêneo e constante no vácuo. As linhas do campo elétrico entram perpendicularmente à face no lado A do cubo e saem perpendicularmente à face do lado B do cubo, oposto ao lado A. Assinale o que for correto.

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11

(UEM PR) Assinale o que for correto.

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12

(UDESC) Analise as proposições a respeito da eletrostática.

I. A intensidade das interações elétricas de uma partícula depende de sua carga elétrica, que pode ser positiva, negativa ou neutra.

II. O potencial elétrico é uma grandeza escalar, enquanto o campo elétrico é uma grandeza vetorial.

III. O campo elétrico no interior de um condutor carregado que atingiu o equilíbrio eletrostático é nulo, enquanto o potencial elétrico tem um valor constante.

IV. As superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de força em cada ponto do campo elétrico.

Assinale a alternativa correta.

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13

(UFSC) A figura 1 mostra um caminhão-tanque que pode ser utilizado no transporte de combustível das refinarias para os postos de combustível. O tanque usado para o transporte de combustível é todo metálico, com aberturas em cima para a colocação do combustível e inspeção e com saídas na parte de baixo para a transferência do combustível – figura 2 – para os postos de combustível. A transferência do combustível do caminhão para o posto segue uma norma de procedimentos que servem para garantir a segurança de todos, principalmente no sentido de evitar fagulhas que possam dar início a uma explosão. Um dos principais procedimentos é aterrar o tanque ao solo.

Considerando o exposto acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

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14

(UEA AM) A figura mostra as linhas de força de um campo elétrico gerado por duas partículas eletrizadas com cargas de valores Q\(_A\) e Q\(_B\).

Com relação às cargas mostradas na figura, é correto afirmar que

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15

TEXTO: 1 - Comum à questão: 16

Instrução: Sempre que for necessário utilizar valores dos módulos da aceleração da gravidade na superfície da Terra ou da velocidade da luz no vácuo, considere esses valores como 9,80 m/s² e 3,00.10⁸ m/s, respectivamente.

(UFRGS) Na figura, estão representadas, no plano XY, linhas equipotenciais espaçadas entre si de 1 V.

Considere as seguintes afirmações sobre essa situação.

I. O trabalho realizado pela força elétrica para mover uma carga elétrica de 1 C de D até A é de –1 J.

II. O módulo do campo elétrico em C é maior do que em B.

III. O módulo do campo elétrico em D é zero.

Quais estão corretas?

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16

(UNIUBE MG) Nos aparelhos de rádio, videocassetes, aparelhos de DVD, entre outros, são montados gabinetes metálicos, ao serem fabricados, ou, ainda, os fios elétricos e cabos coaxiais, usados para transmissão de sinais de TV e telefonia, que são envolvidos por uma tela metálica. Esse fenômeno é conhecido como blindagem eletrostática. O motivo para que isso ocorra é que:

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17

(UEM PR) Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

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18

(UFMS) As figuras mostram as linhas de forças que representam o campo elétrico gerado por três distribuições de cargas diferentes. Na primeira, uma distribuição de cargas que não aparece na figura, gera um campo elétrico uniforme, veja a Figura A. Na segunda, o campo elétrico é gerado por uma carga elétrica pontual e positiva, veja a Figura B. Na terceira, o campo elétrico é gerado por um dipolo elétrico, veja a Figura C.

Três pontos, A, B e C, estão localizados respectivamente nesses campos elétricos. Considere as linhas de forças contidas no plano da página, despreze outras interações que não sejam elétricas e, com fundamentos no eletromagnetismo, assinale a(s) afirmação(s) correta(s).

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19

(UEM PR) Considere um plano infinito e delgado imerso no vácuo, carregado positivamente e com densidade superficial de carga. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

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20

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Lei de Coulomb e Processos de Eletrização