Exercícios de Condutores e Isolantes - Lista de Exercícios Resolvida

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.

1. 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.
2. 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.

Um 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?

Duas 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:

Temos 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:

Identifique 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.

Uma barra metálica de comprimento , massa e resistência total está sobre trilhos metálicos sem atrito, inclinados em um ângulo em relação à horizontal. Os trilhos possuem resistência desprezível. Um campo magnético uniforme de módulo está orientado para baixo, como indicado na figura abaixo. A barra é liberada a partir do repouso e desliza para baixo sobre os trilhos.

a) Qual é o sentido da corrente induzida na barra?

Durante 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:

Na 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:

1. Campo elétrico
2. Carga magnética
3. Densidades
4. Linhas de corrente
5. Carga elétrica

Uma pequena esfera metálica carregada toca em uma esfera metálica isolada, muito maior, e inicialmente descarregada. Pode-se dizer que

1. A esfera pequena perde a maior parte de sua carga
2. A esfera pequena perde um pouco da sua carga
3. A esfera pequena perde toda a sua carga
4. A esfera pequena não perde carga

A lei de Du Fay avalia a interação elétrica (repulsão e atração) entre duas cargas. Avalie a interação de duas cargas elétricas que possuem:

1. Mesmo sinal
2. Sinais opostos

Três 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:

1. q
2. 5q
3. 2q
4. 3q
5. 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

1. Positiva ou nula
2. Negativa ou nula
3. Nula
4. Positiva
5. Negativa

Uma 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 .

Uma fonte de voltagem variável é conectada em série a uma bobina e um amperímetro, como mostrado no diagrama abaixo. Outra bobina próxima, também mostrada, está conectada a um voltímetro. Sabe-se que a corrente na primeira bobina, em função do tempo, tem o comportamento mostrado no gráfico abaixo. Qual dos gráficos a seguir indica corretamente o comportamento, em função do tempo, da voltagem lida no voltímetro?

Três 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 .

Três cascas esféricas concêntricas, de raios e respectivamente, são feitas de um material condutor perfeito de espessura desprezível. Em cada casca esférica está colocada a mesma quantidade de carga elétrica líquida igual a Q. As cascas esféricas estão em equilíbrio eletrostático. Não considere nenhuma outra carga na vizinhança das cascas esféricas ao responder às questões abaixo. Considere o centro do sistema de coordenadas coincidindo com o centro das cascas esféricas.

1. Faça um desenho do sistema incluindo as cascas esféricas e os eixos de coordenadas.
2. Calcule o vetor campo elétrico ao longo do eixo para as situações:

• ;
• ;
• ;

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

1. Somente sofre indução eletrostática
2. Eletriza-se com carga
3. Eletriza-se com carga
4. Eletriza-se com carga
5. Eletriza-se com carga

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

Na 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:

1. Para a esquerda se A negativo e C positivo
2. O corpo B permanecerá em equilíbrio em qualquer situação
3. Para a direita se A negativo e C positivo
4. Para a esquerda se A negativo e C negativo
5. Para a direita se A negativo e C negativo

Se um corpo encontra-se eletrizado positivamente, pode-se afirmar que ele possui:

1. Falta de neutrôns
2. Excesso de neutrôns
3. Excesso de elétrons
4. Falta de prótons
5. Falta de elétrons

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:

1. Houve uma atração gravitacional entre o bastão e o filete de agua
2. O filete de agua possui uma carga negativa
3. O bastão produz o acúmulo de carga líquida no filete de água
4. Os momentos de dipolo das moléculas de agua se orientam no campo elétrico produzido pelo bastão
5. O filete de agua possui uma carga líquida positiva

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

Nos materiais isolantes as cargas elétricas não se deslocam livremente. Verdadeiro ou falso?

Duas 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?

No circuito indicado na figura ao lado, o capacitor está inicialmente descarregado e o interruptor aberto. e são resistores. Em um instante inicial o interruptor é fechado.

a) Qual é a corrente que passa pela fonte no instante em que o interruptor é fechado?