Física · Concurso PF

Eletrostática — carga, condutores e isolantes, campo e potencial elétrico

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Resumo: Eletrostática — carga, condutores e isolantes, campo e potencial elétrico

Carga elétrica. Propriedade da matéria; quantizada (múltiplos de e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C) e conservada. Cargas de mesmo sinal se repelem; de sinais opostos se atraem.

Condutores e isolantes. Condutores (metais) têm elétrons livres e espalham a carga; isolantes (borracha, vidro, plástico) prendem as cargas onde foram colocadas.

Eletrização

  • Atrito: corpos ficam com cargas de sinais opostos e mesmo módulo.
  • Contato: corpos ficam com carga de mesmo sinal (entre esferas iguais, a carga total se divide igualmente).
  • Indução: aproxima-se um indutor sem tocar; ligando o induzido à terra, ele fica com carga de sinal oposto ao indutor.

Lei de Coulomb: F = k·|q₁q₂|/d² (k ≈ 9 × 10⁹ N·m²/C² no vácuo). Dobrar a distância → força 4 vezes menor.

Campo elétrico: E = F/q (N/C ou V/m), vetorial. Carga pontual: E = kQ/d². Linhas de campo saem das positivas e chegam às negativas; carga positiva sofre força no sentido do campo, negativa no sentido oposto.

Potencial elétrico: grandeza escalar; carga pontual V = kQ/d (volt = J/C). Energia potencial Uₚ = qV. Trabalho da força elétrica: W = q(V_A − V_B). Superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de campo; o campo aponta para potenciais decrescentes. Campo uniforme (placas paralelas): E = U/d.

Condutor em equilíbrio eletrostático: carga em excesso fica na superfície externa; campo interno nulo (blindagem eletrostática — gaiola de Faraday); potencial constante em todo o condutor; concentração de carga nas pontas (poder das pontas, para-raios).

Pegadinha Cebraspe. "Na eletrização por contato, os corpos adquirem cargas de sinais opostos" → errado: por contato ficam com o mesmo sinal; sinais opostos ocorrem no atrito.

Visão geral

Eletrostática explica fenômenos como o pó eletrostático e o uso de cargas na coleta de vestígios (levantamento eletrostático de pegadas em poeira).

Regra

GrandezaFórmulaNatureza
ForçaF = k·q₁q₂/d²Vetorial, ∝ 1/d²
CampoE = kQ/d²Vetorial, ∝ 1/d²
PotencialV = kQ/dEscalar, ∝ 1/d
Energia potencialUₚ = k·q₁q₂/dEscalar
Campo uniformeE = U/d—

Pontos-chave

  • Eletroscópio detecta carga (folhas que se afastam).
  • Carga positiva abandonada em campo move-se para potencial menor.
  • O trabalho entre dois pontos de uma equipotencial é nulo.
  • Elétron-volt (eV) = energia de 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

Como o Cebraspe cobra

  • "A carga elétrica é quantizada" → certo.
  • "Reduzindo-se à metade a distância entre duas cargas, a força entre elas quadruplica" → certo.
  • "No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo" → certo.
  • "O potencial elétrico é grandeza vetorial" → errado.
  • "Linhas de campo elétrico chegam às cargas positivas" → errado (saem delas).

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Flashcards de Eletrostática — carga, condutores e isolantes, campo e potencial elétrico

Tente lembrar antes de virar o card.

  • Eletrização por atrito × contato × indução

    Revelar resposta

    Atrito: sinais opostos. Contato: mesmo sinal. Indução (com terra): sinal oposto ao indutor.

  • Lei de Coulomb

    Revelar resposta

    F = k·|q₁q₂|/d²; dobrar a distância → força 4 vezes menor.

  • Potencial elétrico

    Revelar resposta

    Grandeza escalar; V = kQ/d. Superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de campo.

  • Condutor em equilíbrio eletrostático

    Revelar resposta

    Carga na superfície externa; campo interno nulo (gaiola de Faraday); potencial constante.

  • Carga elementar

    Revelar resposta

    Carga quantizada e conservada; e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C.

  • Campo e potencial de carga puntiforme

    Revelar resposta

    E = k|Q|/d² (vetor). V = kQ/d (escalar).

  • Trabalho da força elétrica

    Revelar resposta

    W = q·(V_A − V_B); independe da trajetória (força conservativa).

  • Linhas de força

    Revelar resposta

    Saem das cargas positivas e chegam às negativas; tangentes ao campo; nunca se cruzam.

Questões de Eletrostática — carga, condutores e isolantes, campo e potencial elétrico

  1. Questão 1 · Certo ou Errado

    Na eletrização por contato, os corpos adquirem cargas de sinais opostos.

    Revelar gabarito

    Gabarito: Errado

    Errado. Por contato ficam com o mesmo sinal; sinais opostos ocorrem no atrito.

  2. Questão 2 · Certo ou Errado

    Dobrando a distância entre duas cargas puntiformes, a força elétrica entre elas reduz-se a um quarto.

    Revelar gabarito

    Gabarito: Certo

    Certo. F ∝ 1/d².

  3. Questão 3 · Certo ou Errado

    No interior de um condutor em equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é nulo.

    Revelar gabarito

    Gabarito: Certo

    Certo. Princípio da blindagem eletrostática.

  4. Questão 4 · Certo ou Errado

    O potencial elétrico é grandeza vetorial.

    Revelar gabarito

    Gabarito: Errado

    Errado. É escalar; o campo é que é vetorial.

  5. Questão 5 · Certo ou Errado

    Na eletrização por atrito, os corpos ficam com cargas de mesmo módulo e sinais opostos.

    Revelar gabarito

    Gabarito: Certo

    Certo.

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Fontes

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