Questões de Concurso Sobre eletricidade em física

Duas cascas esféricas metálicas e concêntricas, de raios R_i e R_e , formam um capacitor esférico. Quando R_e = 2R_i , a capacitância do capacitor é C₀ . Se dobrarmos o raio da casca externa tal que R_e = 4R_i , a nova capacitância será

Em um galpão, 100 lâmpadas incandescentes de 60 W ficam ligadas 8 horas por dia, todos os dias. Se todas forem substituídas por lâmpadas de led de 9,0 W, a economia na conta de energia elétrica, em reais, em um período de 30 dias, será de, aproximadamente, 

Dado

1,0 kWh custa R$ 0,80

Um técnico resolveu fazer um barramento elétrico e, para economizar o cobre, fez um barramento bimetálico. A barra tinha 50 cm de comprimento, 10 cm de largura e 0,8 cm de espessura. Metade da espessura (0,4 cm) era de alumínio, excelente condutor elétrico, e coeficiente de dilatação linear de 23x10^-6 K^-1, e a outra metade era de aço de baixo carbono com boa resistência mecânica e coeficiente de dilatação linear de 13x10^-6 K^-1 . Considere que os dois materiais estão intimamente unidos, não podendo soltar-se e que, durante o uso do barramento, a temperatura do lugar subiu de 25ºC para 75º C.
Após análise da situação, o técnico constatou que o barramento

Uma estufa possui duas resistências como elemento de aquecimento, ligadas internamente em paralelo, conforme ilustração abaixo. 

Admitindo-se que a rede elétrica forneça tensão alternada de 220 V e que, nesta condição, a potência de cada uma das resistências é de 3700 W, o valor da energia consumida pela estufa no intervalo de 240 minutos será de, aproximadamente, 

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

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

Imagine que o potencial de Coulomb da interação radial entre cargas fosse substituído pelo potencial de Yukawa dado por

O módulo da força de interação (F_Y) sobre a mesma carga Q nesse potencial, escrita em função do módulo da força Coulombiana F_C de interação entre cargas, é dada por

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

Uma esfera de raio R e área externa A é feita de um material não condutor. A densidade volumétrica de carga (ρ) em todo o corpo da esfera varia de acordo com seu raio: , sendo b uma constante. Pode-se afirmar que a carga total contida na esfera, e o campo elétrico em seu interior são, respectivamente (marque a alternativa que contém as respostas corretas):

A figura seguinte mostra um circuito formado por dois resistores, R₁ e R₂ , um capacitor, C , uma fonte de fem ideal, ε e uma chave S. R₁ = 10Ω, R₂ = 20Ω , C =10mF e ε = 40V . Inicialmente, a chave encontra-se aberta. Sobre o circuito a seguir, marque a alternativa correta.

O circuito mostrado na figura seguinte possui dois resistores de resistências R₁ e R₂, um capacitor de capacitância C e uma chave S que inicialmente se encontra aberta.

Subitamente, a chave S é movida para a posição a. Após quanto tempo o capacitor ficará carregado com 90% de sua capacidade máxima? Marque a alternativa que indica a resposta correta.