Neste post, vamos resolver juntos alguns exercícios sobre campo elétrico. Então lápis e caderno na mão e bons estudos!
Exercícios de Campo Elétrico
Questão 1
Represente o vetor campo elétrico E produzido pela carga Q no ponto P de cada item abaixo:
RESOLUÇÃO:
Como a carga é negativa, ela gera campo de aproximação:
Repare agora que, em C e D, eu não indiquei a linha tracejada, pois isso induz o aluno a colocar o vetor em cima da linha e resolver a questão rapidamente. Porém, quando não há traços, muitos alunos se complicam. Nesse caso, a primeira coisa a ser feita é traçar uma linha que passe pelo meio da carga para, em seguida, desenhar o campo elétrico:
Questão 2
(FEI-SP) A intensidade do vetor campo elétrico num ponto P é 6.105 N/C. Uma carga puntiforme q = 3.10-6 C colocada em P, ficará sujeita a uma força elétrica cuja intensidade:
a) para o cálculo, necessita da constante do meio em que a carga se encontra.
b) para o cálculo, necessidade da distância.
c) Vale 2N
d) Vale 2×10(-11)N
e) Vale 1,8 N
RESOLUÇÃO:
Vamos lembrar que:
Fel = |q| . E
Portanto:
Fel = 3 . 10-6 . 6 . 105
Fel = 18 . 10-1
Fel = 1,8 N
RESPOSTA: E
Questão 3
(Mack-SP) Uma carga elétrica puntiforme com q = 4,0 μC, que é colocada em um ponto P do vácuo, fica sujeita a uma força elétrica de intensidade 1,2 N. O campo elétrico nesse ponto P tem intensidade:
a) 3,0 . 105 N/C
b) 2,4 . 105 N/C
c) 1,2 . 105 N/C
d) 4,0 . 10-6 N/C
e) 4,8 . 10-6 N/C
RESOLUÇÃO:
Veja que o enunciado nos fornece a força e quer saber o campo. Com isso, podemos utilizar:
E = Fel / |q|
Mas agora repare que a questão nos forneceu a carga colocada no campo. O ‘q’ não é a carga que gerou o campo, mas a carga que recebeu a força do campo. Nesse caso, não precisamos saber quem gerou o campo. Lembre também que μ é igual a 10-6.
Assim:
E = 1,2 / 4 . 10-6
E = 0,3 . 106
E = 3,0 . 10-1 . 106
E = 3,0 . 105 N/C
RESPOSTA: A
Questão 4
Uma partícula de carga q, com excesso de 5.1013 elétrons, encontra-se numa região do espaço onde há um campo elétrico E = 100 kN/C, dirigido verticalmente para cima. Considere a carga elementar e = 1,6.10-19 C. Determine a força elétrica que surge em q devido à sua presença no campo elétrico.
RESOLUÇÃO:
Em primeiro lugar, lembre-se que k (quilo) vale 103. Agora, veja que foi pedida a força, ou seja, a questão quer saber o módulo, a direção e o sentido.
Isso posto, temos que calcular a carga. Para isso, utilizamos o número de partículas multiplicado pela carga elementar. Porém, como há excesso de elétrons, a carga é negativa, o que nos dá:
q = -N . e
q = -5 . 1013 . 1,6 . 10-19
q = -8 . 106 C
Agora, temos que calcular a força. Para isso:
Fel = |q| . E
Antes de continuar, repare que a carga deve ser em módulo! Portanto:
Fel = 8 . 10-6 . 100 . 103
Fel = 8 . 10-1
Fel = 0,8 N
Importante notar que, dessa forma, a nossa resposta ainda está incompleta, pois devemos indicar a direção e o sentido da força. Então, vamos lembrar que o campo está dirigido para cima e que a carga é negativa. Quando a carga negativa é colocada em campo elétrico para cima, ela recebe uma força elétrica contra o campo.
Portanto, a resposta completa é que a força elétrica vale 0,8 N, com direção vertical e sentido para baixo.
Questão 5
Uma carga QA = -160 μC está fixa num ponto A da figura abaixo.
Dado: k0 = 9.109 unidade do SI.
a) Determine as intensidades dos vetores campo elétrico nos pontos P1 e P2.
b) Em P1, coloca-se uma carga de prova q1 = -200 μC. Em P2, coloca-se uma carga de prova q2 = +100 nC. Determine as intensidade e as orientações das forças elétricas que o campo elétrico QA provoca em q1 e q2.
RESOLUÇÃO:
a) E = k . |Q| / d2
Tome cuidado, porque o dado fornecido pela questão está no Sistema Internacional e o gráfico está em centímetro. Então, temos que converter para metros. Para isso:
d = 40 cm = 40 . 10-2 m
d = 4 . 10-1 m
E já podemos passar para o quadrado, pois a fórmula utiliza d2:
d2 = 16 . 10-2 m2
Seguimos:
E1 = 9 . 109 . 160 . 10-6 / 16 . 10-2
E1 = 90 . 105 N/C
E1 = 9 . 106 N/C
Já para calcular o campo 2, podemos usar a fórmula de novo ou aplicar a proporção. Repare no gráfico que a distância passou de 40 para 20 cm. Quando a distância é dividida pela metade, de acordo com nossa fórmula, o campo elétrico fica 4 vezes maior.
Então:
E2 = 36 . 106 N/C
b) Veja o mC, isso significa ‘mili’, que vale 10-3. Depois, ele nos informa o nC, que é ‘nano’, que vale 10-9.
Vamos calcular a força 1:
F1 = |q1| . E1
F1 = 200 . 10-3 . 9 . 106
F1 = 1800 . 103
F1 = 1,8 . 106 N
Agora precisamos determinar a orientação da força. Veja o gráfico: quando colocamos uma carga negativa em um local que tinha um campo elétrico para a esquerda, a força fica para a direita. Portanto, o vetor da força F1 será para a direita.
Agora, o cálculo da força 2:
F2 = |q2| . E2
F2 = 100 . 10-9 . 36 . 106
F2 = 3600 . 10-3
F2 = 3,6 N
Agora a orientação: o campo gerado pela carga negativa no P2 é um campo de aproximação. Como foi colocada uma carga positiva (q2), a força aparece a favor do campo, ou seja, ela é orientada para baixo.
Espero que você tenha entendido um pouco melhor como resolver exercícios básicos de campo elétrico. Para conferir a resolução dessas e de muitas outras questões sobre essa matéria, assista minha videoaula:
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