Lei de Coulomb, Campo Elétrico, Potencial Elétrico e Energia Potencial Elétrica Flashcards

1
Q

Campo elétrico é uma grandeza escalar ou vetorial?

A

Vetorial, cuja direção do vetor é radial e o sentido, depende do sinal da carga. Se for positiva, o campo elétrico é radial para fora (divergente). Se for negativa, o campo elétrico é radial para dentro (convergente).

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2
Q

Escreva a equação da intensidade do campo elétrico gerado por uma partícula pontual de carga Q em um ponto a uma distância d da partícula.

A

em que k é a constante de Coulomb do meio e ε é a permissividade elétrica do meio.

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3
Q

Represente o vetor campo elétrico resultante no ponto P apresentado na figura.

A
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4
Q

Represente o vetor campo elétrico resultante no ponto P apresentado na figura.

A
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5
Q

A figura mostra duas partículas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos. Qual a direção e sentido do campo elétrico resultante no ponto equidistante das duas partículas?

A

O campo elétrico produzido pela carga positiva é para direita, assim como o campo gerado pela negativa. Sendo assim, o campo resultante é a soma dos dois, horizontal para direita.

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6
Q

Desenhe as linhas de campo elétrico em um dipolo elétrico.

A
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7
Q

Desenhe as linhas de campo elétrico entre duas placas metálicas paralelas próximas com cargas opostas.

A
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8
Q

Escreva a equação da intensidade do campo elétrico entre placas paralelas próximas com cargas opostas

A

Onde L é o comprimento das placas e d a distância entre as placas. Note que a intensidade do campo é igual em qq ponto entre as placas.
σ é densidade superficial de carga da placa, ou seja, carga por área da placa.

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9
Q

Qual o campo elétrico no interior de uma esfera metálica com carga Q e raio R? E na parte externa?

A

No interior da esfera, o campo é zero, porque não há carga no interior de um condutor.
Na parte externa, E = kQ/d2, sendo d a distância do ponto externo até o centro da esfera.

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10
Q

Esboce o gráfico E x d de uma esfera metálica com carga Q e raio R?

A

Note que no interior, o campo é zero. Já na parte externa, equivale ao campo de uma carga pontual localizada na origem.

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11
Q

Escreva a equação da intensidade da força elétrica entre duas partículas pontuais.

A

Note que o campo elétrico é gerado por uma partícula em um ponto no espaço. Já para haver força elétrica, deve haver 2 partículas (A fazendo força em B), afinal, não existe aplicação de força em um ponto do espaço, mas sim em outro corpo.

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12
Q

Escreva a equação da intensidade da força elétrica que uma partícula de carga q sofre ao entrar em uma região de campo elétrico E.

A
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13
Q

No caso de uma partícula de carga q localizada em uma região de campo elétrico E, qual a relação entre a direção e o sentido do vetor força elétrica que essa partícula sofre e do vetor campo local?

A

Se a partícula for positiva, a força e o campo terão a mesma direção e sentido. Se a partícula for negativa, os vetores terão a mesma direção, porém sentidos opostos.

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14
Q

A grandeza potencial elétrico é escalar ou vetorial? O que mede essa grandeza?

A

Escalar, e informa o quão positiva ou negativa é a região, devido à presença de uma ou mais partículas carregadas.

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15
Q

Qual é a unidade de potencial elétrico, no SI?

A

Volt -> V.

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16
Q

Qual é a unidade de campo elétrico, no SI?

A

N/C, uma vez que E = F/q.
Também pode ser utilizado V/m, uma vez que E = U/d.

17
Q

Escreva a equação do potencial elétrico gerado por uma partícula em um ponto do espaço.

A

V = kq/d. Note que, por ser uma grandeza escalar, não se emprega o módulo da carga, mas sim a carga mesmo, com o seu sinal. Se a carga for negativa, o potencial será negativo.

18
Q

Um ponto no espaço possui um potencial elétrico V1, e outro ponto possui potencial V2. Qual é a diferença de potencial (ddp) entre os pontos 1 e 2?

A

A diferença de potencial entre os pontos 1 e 2 é justamente V1 - V2. Usa-se a letra U para diferença de potencial. Podemos escrever, portanto:

U12 = V1 - V2

Perceba que a ddp é o potencial inicial menos o final, e não ao contrário, como de costume (Δv, Δt, ΔS, por ex).

19
Q

Qual é a relação entre as grandezas campo elétrico e potencial elétrico?

A

A intensidade do campo elétrico em uma região é justamente a razão entre diferença de potencial (d.d.p. ou U) entre dois pontos do espaço e a distância entre esses pontos. Ou seja, E = U/d.

Note que se a ddp entre dois pontos é zero, não há campo elétrico na região entre os pontos.

Quanto ao sentido do campo:
O vetor campo elétrico aponta do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial.

20
Q

Qual é o potencial elétrico no interior de uma esfera metálica com carga Q e raio R? E na parte externa à esfera?

A

No interior de uma esfera metálica carregada não há campo elétrico. Ou seja, a ddp entre qq ponto no interior da esfera e um ponto na casca esférica é zero, o que significa que o potencial elétrico em qq ponto no interior da esfera é igual ao potencial de qq ponto na casca esférica.
Portanto:

Vint = Vcasca = kQ/R.

Na parte externa, V = kQ/d, sendo d a distância do centro da esfera até o ponto em que se deseja calcular o potencial (a esfera se comporta como uma partícula, nesse caso).

21
Q

A figura mostra uma esfera metálica maciça carregada eletricamente com carga positiva.
Qual a relação entre os potenciais elétricos dos pontos A, B e C?

A

VA = VB > VC

22
Q

Esboce o gráfico V x d de uma esfera metálica carregada.

A
23
Q

Escreva a expressão que informa o potencial elétrico resultante em um ponto do espaço devido à presença de diversas cargas na região.

A

V = kq/d + kq’/d’ + kq”/d” + …

Como é uma grandeza escalar, basta somar o potencial gerado por cada partícula, diferentemente da intensidade do campo elétrico resultante, em que se deve utilizar a regra de soma de vetores.

24
Q

Escreva a expressão matemática que exprime a energia potencial elétrica de uma carga q em um ponto?

A

A energia potencial elétrica pode ser obtida por meio do produto da carga e do potencial elétrico do ponto em que a carga elétrica está localizada.

                                  E = q.V
25
Q

Uma partícula carregada, ao se deslocar de um ponto para outro no espaço, sofre uma ddp. Qual foi a variação de energia potencial elétrica dessa partícula nessa situação?

A

ΔE = q.Vfinal -q.Vinicial , ou seja:

ΔE = - q.U

26
Q

Qual a unidade, no SI, utilizada para medir energia potencial elétrica de uma partícula em um ponto no espaço?

A

Joule -> J.

27
Q

A unidade mais utilizada para medir energia de uma partícula é eV (elétron-volt). O que é 1 eV e como converter de eV para J?

A

1 eV é a energia que 1 elétron obtém ao sofrer uma variação de potencial de 1V.
1 eV = 1,6.10-19 J.

A energia do acelerador de partícula Sirius é de 3 GeV (3.109 eV).

https://lnls.cnpem.br/

Obs.: É comum, em física de partículas, medir a massa de partículas em eV/c2. Ex.: a massa do elétron em repouso é 0,511 MeV/c2.

28
Q

Uma partícula carregada, ao se deslocar de um ponto para outro no espaço, sofre uma ddp. Qual foi o trabalho da força elétrica atuante nessa partícula ao longo desse trajeto?

A

O trabalho da força elétrica é justamente o oposto da variação da energia potencial que a partícula se submeteu.

29
Q

Uma partícula carregada parte do repouso e se desloca de um ponto para outro no espaço, devido à presença de um campo elétrico uniforme (C.E.U.). Qual a velocidade que a partícula atingiu no final do trajeto?

A
30
Q

Observe a figura.
Qual a relação entre os trabalhos realizados pela força elétrica nos caminhos I, II e III?

A

O trabalho é o mesmo, uma vez que os pontos de partida e de chegada são os mesmo, ou seja, a partícula está submetida a mesma ddp nos três caminhos.

O trabalho de qualquer força independe da trajetória (sendo os mesmos pontos de partida e de chegada).