Questões de Concurso Sobre cargas elétricas e eletrização em física

Quatro cargas estão dispostas nos vértices de um pentágono regular, como mostra a figura.


Considerando que cada carga isoladamente cria um campo elétrico no centro do pentágono de módulo E_o, podemos afirmar que no centro do pentágono o campo elétrico resultante das quatro cargas tem módulo:

Três cargas elétricas puntiformes Q₁ = 1,0 μC, Q₂ = − 4,0 μC e Q₃ = 3,0 μC estão sobre um plano cartesiano nos pontos (6,0 ; 8,0), (3,0 ; 8,0) e (6,0 ; 5,0), respectivamente. Considerando que as coordenadas dos pontos estão dadas em centímetros e que as cargas estão no vácuo (K = 9,0 ×10⁹ N.m²/C²), a direção da força resultante exercida pelas cargas Q₂ e Q₃ sobre a carga Q₁ forma com o eixo X um ângulo cujo cosseno é igual a

Duas esferas iguais, eletricamente carregadas com +140 mC e -154 mC, e separadas de uma distância fixa d se atraem com uma força de intensidade 6,6 mN (d é suficientemente grande para que os raios das esferas possam ser desconsiderados). Em seguida, mantidas nas mesmas posições, as duas esferas são colocadas eletricamente em contato até que as cargas se redistribuam (o condutor usado é suficientemente fino para que se despreze a carga distribuída sobre ele). Depois de removido esse condutor, a força de interação entre as duas esferas passa a ser de:

Obs.: O valor de K₀ pode ser considerado como 9-10⁹ N ˑ m² C^-2 .

Em 1913, Niels Bohre Ernest Rutheford idealizaram um modelo atômico que era baseado em um conjunto de postulados. Um desses postulados era sobre a órbita eletrônica, isto é, as órbitas clássicas, não seriam mais possíveis, um elétron se moveria agora em uma órbita que respeitasse a quantização do(a):

A figura a seguir, ilustra uma versão simplificada do aparato que foi utilizado no estudo do efeito:

Em certo ponto do espaço, um elétron cuja massa é 9,11 x 10^-31 kg experimenta uma força cujo módulo é 3,2 x 10^-19 N.

Nesse ponto, o módulo do campo elétrico será, então, em unidades do (SI) de:

Um precipitador eletrostático, também chamado muitas vezes de filtro de ar eletrostático, é um equipamento para controlar a poluição em fábricas que emitem gases e partículas poluentes na atmosfera. Tal equipamento, captura os poluentes e libera os gases limpos na atmosfera. Uma mancha de poeira em um desses precipitadores tem 1,000 x10¹² prótons, e possui uma carga de - 5nC. Utilizando os princípios da eletrostática, pode-se dizer que o número de elétrons na mancha de poeira é de:

Dados: carga elétrica elementar 1,6 x 10¹⁹ C.

Duas pequenas esferas condutoras, idênticas, possuem cargas de 2,0×10⁻⁹ C e −0,5×10⁻⁹ C. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a força entre elas quando estiverem separadas por 4 cm, e a força entre elas quando forem postas em contato e novamente separadas por 4 cm.

Um elétron (massa m) no campo gravitacional (aceleração da gravidade g) movimenta-se com velocidade v embaixo de um fio condutor que possui uma densidade linear de carga λ (medida no sistema de referencial do laboratório). As cargas no fio condutor movimentam-se com velocidade em direção oposta ao elétron (conforme a figura a seguir). Definindo as constantes β_u = u/c e β_v = v/c, a distância d do fio em que as forças verticais sobre o elétron se equilibram é

Um capacitor de placas paralelas com capacitância C, tem placas em forma de discos circulares de raio a . Ele é carregado por uma bateria de diferença de potencial ΔV por meio de um fio de resistência R. O campo magnético no interior do dielétrico varia com a distancia do centro das placas de acordo com a equação

Considerando o sistema de coordenadas cilíndricas em que

a densidade da corrente de deslocamento é dada por

Uma carga elétrica pontual +q é colocada na origem do sistema de coordenadas, conforme a figura a seguir. Considere uma porção de um setor esférico (ABC) de raio a em relação à carga pontual e que este setor possui um ângulo de abertura de 45º em relação ao plano zx. O fluxo elétrico através deste setor esférico é dado por

Um ponto quântico (quantum dot) é uma nanoestrutura (geralmente semicondutora) cujos elétrons têm sua energia quantizada, como num átomo. Estes materiais podem ser utilizados como marcadores luminosos em células. Uma vez fixados na célula e iluminados com luz, esses pontos quânticos agem como fontes de luz fluorescente e suas imagens podem ser vistas usando-se microscópio ótico. Este ponto quântico em uma dimensão pode ser estudado considerando-se um elétron confinado em um poço de potencial. Assim, os níveis de energia podem ser controlados mudando-se a largura L, a forma e a profundidade do poço de potencial. Considerando um elétron de massa m em um poço de potencial infinito de largura L, o comprimento de onda emitida pela transição de um elétron entre dois níveis de energia (n+1) e n é dada por

Obs: (c é a velocidade da luz no vácuo e h = h/2π e h é a constante de Planck).

A figura a seguir mostra duas hastes paralelas, I e II, infinitamente longas, separadas uma da outra por 12 cm e com densidades lineares de carga λ_I e λ_II, respectivamente. Se o campo elétrico no ponto A, distante 5 cm da haste I, é nulo, a razão λ_II / λ_I é de, aproximadamente,

Se um determinado metal em uma fotocélula emite elétrons quando luz azul incide nele, também deve emitir elétrons quando é atingido por radiação na faixa do espectro identificada como

Considere o sistema de esferas concêntricas mostrado na figura abaixo. A esfera mais interna é feita de um material isolante, com uma densidade de carga ρ (região 1). As regiões 2 e 4 estão vazias. A região 3 é uma casca esférica condutora com carga Q. Q e ρ são positivos.

O campo elétrico é nulo

Em um experimento de efeito fotoelétrico, mediu-se a corrente na placa coletora de elétrons versus o potencial elétrico da placa coletora em relação à emissora para três diferentes feixes de luz incidente monocromática, A B e C, em que variou a intensidade e/ou frequência da luz incidente. Os dados foram utilizados na construção do gráfico a seguir para as três situações indicadas.

Com base no gráfico, é correto afirmar que os feixes de luz

Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio estacionário que se encontra no estado fundamental. Depois de um intervalo de tempo da ordem de microssegundos, outro fóton com energia de 15 eV colide inelasticamente com o mesmo átomo de hidrogênio. Instrumentos são utilizados para observar o resultado dessas interações. Em um detector será observado

Dado: Níveis de energia do átomo de hidrogênio, E_n = -13,6eV/n², n = 1,2,3,...

A figura a seguir apresenta um diagrama de níveis dos níveis de energia possíveis de um átomo de hidrogênio (o diagrama não está em escala). Nenhuma das transições para o nível identificado por A gera fótons na parte visível do espectro porque

Uma partícula está confinada em um poço de potencial infinito unidimensional entre as posições x = 0 e x = L. A função de onda normalizada da partícula, que se encontra no estado fundamental, é dada por para 0 ≤ x ≤ L . O valor máximo da probabilidade por unidade de comprimento de encontrar a partícula é igual a

Quando uma fonte pontual de luz monocromática está a uma distância de 0,2 m de uma célula fotoelétrica, o potencial de corte e a corrente de saturação são, respectivamente, 0,6 V e 18,0 mA. Se a mesma fonte for colocada 0,6 m distante da célula fotoelétrica,