Lista de Exercícios Resolvidos de Condutores e Isolantes
Na Figura abaixo, temos uma esfera metálica, inicialmente neutra, conectada por um fio de náilon a um suporte. Em seguida, um bastão de plástico carregado negativamente é aproximado dessa esfera e conectado a ela por meio de um fio de cobre, sendo que este é mantido na direção horizontal com o auxílio de um outro fio de náilon, como mostra a Figura. A seguir, o fio de cobre é afastado para longe da esfera e do bastão. Sobre essa situação, são feitas as seguintes perguntas.
- Com o bastão negativo ainda perto da esfera metálica, a força entre a esfera e o bastão é de atração, repulsão ou não existe força entre eles? Explique.
- Se agora aproximamos um outro bastão, mas com carga positiva, como é a força entre a esfera e esse novo bastão?
Uma esfera maciça de raio , composta por um certo material tem uma distribuição de cargas cuja função de densidade é à seguir:
Onde é a distância do centro da esfera até um ponto arbitrário.
Isto significa que as cargas estão distribuídas por todo seu volume, e que existem mais cargas próximas da superfície do que do centro.
Dado que a esfera está em equilíbrio eletrostático, determine se o material é isolante, condutor ou não importa.
Ver solução completaUm determinado material possui, no equilíbrio eletrostático, uma distribuição de cargas uniformemente simétricas, porém não uniformes, possui uma densidade dada por:
e
em que é uma constante positiva. Dada essa distribuição, o material em questão seria condutor ou um isolante?
Ver solução completaDuas esferas metálicas, A e B, de raios R e 3R, respectivamente, são postas em contato. Inicialmente A possui carga elétrica positiva e B carga . Após atingir o equilíbrio eletrostático, as novas cargas de A e B passam a ser, respectivamente:
Ver solução completaTemos um condutor oco, com carga Q, em equilíbrio eletrostático, conforme mostra a figura.
Com uma pequena esfera condutora, também de carga Q, considere as quatro seguintes situações:
(I) a esfera é colocada dentro da cavidade oca, sem tocar a superfície interna.
(II) a esfera é colocada dentro da cavidade, em contato com a superfície interna .
(III) a esfera é colocada em contato com a superfície externa do condutor oco.
(IV) a esfera é colocada na vizinhança (externa) do condutor oco, sem tocar nele.
Após atingido o equilíbrio eletrostático e referindo-se às cargas nas superfície interna e
externa do condutor oco como e , respectivamente, qual das alternativas corresponde
às quatro situações descritas anteriormente?
(a) I:
II:
III:
IV:
(b) I:
II:
III:
IV:
(c) I:
II:
III:
IV:
(d) I:
II:
III:
IV:
(e) I:
II:
III:
IV:
Ver solução completaIdentifique se a afirmação é verdadeira ou falsa:
( ) Metais, em geral, são condutores de eletricidade, uma vez que permitem que cargas se movam com facilidade.
( ) São exemplos de materiais isolantes: isopor, borracha, vidro e cobre.
( ) Isolantes produzem efeito contrário de condutores, dificultando a passagem de corrente elétrica.
Ver solução completaUma esfera condutora maciça de raio possui carga . Concêntrica a ela, existe uma casca esférica espessa condutora e descarregada, de raio interno e raio externo , onde . Em certo instante, conectamos a esfera e a casca esférica por um fio condutor. Quando as cargas atingem o equilíbrio:
A superfície interna da esfera oca tem carga e a esfera maciça tem carga .
A superfície externa da esfera oca tem carga e a esfera maciça tem carga .
A superfície interna da esfera oca tem carga e a esfera maciça tem carga .
A superfície externa da esfera oca tem carga e a esfera maciça tem carga .
A superfície externa da esfera oca tem carga e a esfera maciça tem carga .
Ver solução completaDurante uma atividade no laboratório de física, um estudante, utilizando uma luva de material isolante, encostou uma esfera metálica A carregada com uma carga , em outra esfera metálica B, idêntica e eletricamente neutra. Em seguida, encosta a esfera B em outra esfera C, também idêntica e eletricamente neutra. Podemos afirmar que a carga de cada uma das esferas medida pelo estudante ao final dos processos descritos foi:
Ver solução completaNa Grécia antiga, o filósofo Thales de Mileto verificou que uma quantidade de âmbar, quando atritado com outro material, atraia palhas e fragmentos de madeira. Atualmente, sabe-se que tal fenômeno é associado a partículas elementares, como prótons e elétrons. Estes possuem uma propriedade inerente que faz com que o fenômeno ocorra. Podemos afirmar que tal propriedade em questão é:
- Campo elétrico
- Carga magnética
- Densidades
- Linhas de corrente
- Carga elétrica
Em um experimento de eletricidade, um estudante abriu uma torneira, deixando cair um filete de água verticalmente. Em seguida, aproximou um bastão de vidro carregado negativamente do filete e notou que o filete se curvou ao encontro do bastão. Podemos atribuir a seguinte justificativa a este fato:
- Houve uma atração gravitacional entre o bastão e o filete de agua
- O filete de agua possui uma carga negativa
- O bastão produz o acúmulo de carga líquida no filete de água
- Os momentos de dipolo das moléculas de agua se orientam no campo elétrico produzido pelo bastão
- O filete de agua possui uma carga líquida positiva
O segmento da eletricidade que analisa fenômenos correlatos às cargas elétricas com partículas portadoras em repouso em relação a um referencial inicial denomina-se:
(a) Eletromagnetismo
(b) Eletrodinâmica
(c) Eletromacânica
(d) Eletrização
(e) Eletrostática
Ver solução completaNa figura abaixo, mantendo os corpos A e C fixos, o sentido do deslocamente do corpo B com carga positiva, quando solto na posição mostrada, é:
- Para a esquerda se A negativo e C positivo
- O corpo B permanecerá em equilíbrio em qualquer situação
- Para a direita se A negativo e C positivo
- Para a esquerda se A negativo e C negativo
- Para a direita se A negativo e C negativo
Nos materiais isolantes as cargas elétricas não se deslocam livremente. Verdadeiro ou falso?
Ver solução completaDuas esferas maciças de mesmo raio têm a mesma carga total , a qual está uniformemente distribuída. Uma esfera é constituída de um material condutor, enquanto a outra de um isolante. Os campos elétricos na região externa às esferas são idênticos. Verdadeiro ou falso?
Ver solução completaTrês esferas condutoras isoladas têm inicialmente cargas , e . As esferas são todas do mesmo tamanho. Um fio condutor liga então as esferas e durante um certo tempo, até as mesmas atingirem um novo equilíbrio eletrostático. O fio entre e é então removido, e depois um outro fio passa a conectar as esferas e . Após um novo equilíbrio eletrostáticos ser atingido nas esferas e , esse segundo fio é também removido. Ao final do processo, as cargas em cada uma das esferas condutoras isoladas é:
(a) , e .
(b) , e .
(c) , e .
(d) , e .
(e) , e .
Ver solução completaUma pequena esfera metálica carregada toca em uma esfera metálica isolada, muito maior, e inicialmente descarregada. Pode-se dizer que
- A esfera pequena perde a maior parte de sua carga
- A esfera pequena perde um pouco da sua carga
- A esfera pequena perde toda a sua carga
- A esfera pequena não perde carga
Se um corpo encontra-se eletrizado positivamente, pode-se afirmar que ele possui:
- Falta de neutrôns
- Excesso de neutrôns
- Excesso de elétrons
- Falta de prótons
- Falta de elétrons
A lei de Du Fay avalia a interação elétrica (repulsão e atração) entre duas cargas. Avalie a interação de duas cargas elétricas que possuem:
- Mesmo sinal
- Sinais opostos
Uma esfera condutora com carga elétrica é aproximada de outra esfera condutora neutra, sem encostar ou gerar descargas elétricas. Durante a aproximação, a esfera neutra
- Somente sofre indução eletrostática
- Eletriza-se com carga
- Eletriza-se com carga
- Eletriza-se com carga
- Eletriza-se com carga
Em um experimento de física, um aluno dispunha de 4 esferas idênticas e condutoras (A, B, C e D) carregadas com cargas respectivamente iguais a -2Q, 4Q, 3Q e 6Q. O estudante então colocou a esfera A em contato com a esfera B e a seguir com as esferas C e D sucessivamente. Ao final do processo feito pelo aluno, podemos afirmar que a carga adquirida pela esfera A foi
Ver solução completaTrês esferas condutoras idênticas I, II e III têm, respectivamente, as seguintes cargas elétricas: 4q, -2q e 3q. A esfera I é colocada em contato com a esfera II e, logo em seguida, é encostada na esfera III. Pode-se afirmar que a carga final da esfera I será:
- q
- 5q
- 2q
- 3q
- 4q
Na figura a seguir, um bastão carregado positivamente é aproximado de uma pequena esfera metálica (M) que pende na extremidade de um fio de seda. Observa-se que a esfera se afasta do bastão. Nesta situação, pode-se afirmar que a esfera possui uma carga elétrica total
- Positiva ou nula
- Negativa ou nula
- Nula
- Positiva
- Negativa