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Exercícios sobre superfícies equipotenciais

Esta lista de exercícios trata do comportamento das superfícies equipotenciais, bem como da realização de trabalho ao longo dessas superfícies.

Questão 1

Assinale a alternativa correta em relação às superfícies equipotenciais:

a) O trabalho realizado pela força elétrica sobre uma carga que se desloca em cima de uma superfície equipotencial é sempre positivo.

b) A tensão elétrica em Volts tem valor nulo em toda a extensão de uma linha equipotencial.

c) O trabalho realizado pela força elétrica sobre uma carga de sinal negativo será negativo, e o trabalho realizado sobre cargas de sinal positivo será positivo.

d) O módulo do trabalho realizado pela força elétrica sobre uma carga elétrica, independentemente do seu sinal, sempre será igual a zero.

e) As linhas de campo elétrico são sempre tangenciais às superfícies equipotenciais.

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Questão 2

Avalie as seguintes afirmações sobre as superfícies equipotenciais:

I – O ângulo formado entre as linhas de campo elétrico e as superfícies equipotenciais é sempre menor ou igual a 90º.

II – Se uma carga elétrica de prova move-se entre duas linhas equipotenciais, partindo de uma superfície de maior potencial para outra de menor potencial, sua energia cinética aumenta.

III – A intensidade do potencial elétrico de uma carga puntual é inversamente proporcional à distância da carga de prova.

Estão corretas:

a) I e III

b) I e II

c) II e III

d) I

e) III

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Questão 3

(PUC-SP) Um campo elétrico é criado por uma carga puntiforme. As superfícies equipotenciais são concêntricas, com centro na carga. Considerando superfícies equipotenciais cujos correspondentes valores do potencial diferem por uma constante (por ex. 20, 18, 16, 14, …), podemos afirmar que essas superfícies se apresentam:

a) igualmente espaçadas;

b) cada vez mais espaçadas, à medida que a distância à carga aumenta;

c) cada vez mais juntas, à medida que a distância à carga aumenta;

d) mais afastadas ou mais juntas, dependendo do valor da carga que cria o campo;

e) n.d.a.

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Questão 4

(UFPA) Com relação às linhas de força de um campo elétrico, pode-se afirmar que são linhas imaginárias:

a) tais que a tangente a elas em qualquer ponto tem a mesma direção do campo elétrico;
b) tais que a perpendicular a elas em qualquer ponto tem a mesma direção do campo elétrico;
c) que circulam a direção do campo elétrico;
d) que nunca coincidem com a direção do campo elétrico;
e) que sempre coincidem com a direção do campo elétrico.

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Respostas

Resposta Questão 1

Letra D

a) Falso – O trabalho realizado pela força elétrica é dado pela multiplicação da carga de prova pela diferença de potencial:

Como não há diferença de potencial quando nos deslocamos na mesma superfície equipotencial, o trabalho da força elétrica é nulo.

b) Falso – A tensão elétrica durante a extensão de uma superfície equipotencial é constante por estar sempre na mesma distância da fonte de campo elétrico.

c) Falso – Como não há diferença de potencial em uma superfície equipotencial, não há realização de trabalho.

d) Verdadeiro – Independentemente do sinal da carga de prova, caso ela se desloque em uma superfície equipotencial, não haverá realização de trabalho sobre essa carga, pois sua distância em relação à fonte de campo elétrico é sempre a mesma. Além disso, o ângulo entre o deslocamento e a força elétrica é igual a 90º, condição na qual não há realização de trabalho.

e) Falso – As linhas de campo elétrico sempre formam um ângulo de 90º com as superfícies equipotenciais, sendo, portanto, perpendiculares.

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Resposta Questão 2

Letra C

I – Falso - O ângulo entre as superfícies equipotenciais e as linhas de campo elétrico é sempre de 90º.

II – Verdadeiro - Quando a carga elétrica de prova move-se de uma posição de maior potencial elétrico para uma posição com menor potencial elétrico, sua energia potencial elétrica diminui, e sua energia cinética aumenta em igual proporção na ausência de forças dissipativas.

III – Verdadeiro – A intensidade do potencial elétrico é dada pela expressão:

Logo, o potencial (V) é inversamente proporcional à distância da carga geradora de campo elétrico em um ponto qualquer no espaço (d).

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Resposta Questão 3

Letra C

Veja a definição de potencial elétrico:

Podemos fazer uma comparação simples com os valores de potencial sugeridos pelo enunciado ao considerarmos o produto k.Q constante:

O distanciamento entre duas linhas potenciais consecutivas torna-se cada vez menor à medida que d aumenta.

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Resposta Questão 4

Letra A

a) Verdadeiro - Por definição, dizemos que as linhas de força do campo elétrico são sempre tangentes ao vetor campo elétrico em todos os pontos do espaço.

b) Falso - As linhas perpendiculares aos vetores de campo elétrico são as superfícies equipotenciais.

c) Falso – As linhas que circulam a direção do campo elétrico em cargas puntuais são as superfícies equipotenciais.

d) Falso – Em uma distribuição retilínea de cargas, como em uma chapa eletrizada, as linhas de força coincidirão com as linhas do campo elétrico.

e) Falso – Em distribuições puntuais de cargas, as linhas de força não coincidem com a direção do campo elétrico. Elas são perpendiculares a essas últimas.

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