1) O documento discute um precipitador eletrostático usado para reduzir poluentes em um supermercado. 2) Apresenta equações para calcular a diferença de potencial e a massa máxima de partículas retidas no equipamento. 3) Também aborda outros tópicos de eletrostática como campos elétricos uniformes e a carga necessária para equilibrar uma partícula sob a ação da gravidade.

1. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA II - Módulo 54 (Exercício 30)
Questão 03
Para reduzir a emissão de poluentes na atmosfera, o
supermercado instalou em sua cozinha um equipamento
Exercício 30 chamado precipitador eletrostático, por onde passam
gases e partículas sólidas sugadas do ambiente por meio
de um exaustor.
Questão 01 Observe o esquema a seguir.
Quando a atmosfera está em condições de
estabilidade - não se avizinham tempestades, por
exemplo - existe um campo elétrico uniforme nas
proximidades da superfície terrestre de intensidade
130V/m, aproximadamente, tendo a Terra carga
negativa e a atmosfera carga positiva.
a) Faça uma linha horizontal para representar a
superfície da Terra, atribuindo a essa linha o potencial
0,0V. Represente as linhas equipotenciais acima dessa
linha, correspondentes às alturas 1,0m, 2,0m, 3,0m,
4,0m e 5,0m, assinalando, de um lado de cada linha, a
altura, e do outro, o respectivo potencial elétrico.
b) Qual deveria ser a carga elétrica de um corpo de Considere que os fios e as placas coletoras paralelas,
massa 1,3kg para que ele ficasse levitando graças a quando carregados, geram um campo elétrico uniforme,
esse campo elétrico? (Adote g=10m/s2.) das placas para os fios, de intensidade E = 2,4 × 104
Isso seria possível na prática? Considere que uma V/m, tornando as partículas ionizadas negativamente.
nuvem de tempestade tem algumas dezenas de Essas partículas são deslocadas em direção às placas
coulombs e justifique sua resposta. coletoras, ficando aí retidas. Esse processo bastante
simples é capaz de eliminar até 99% das partículas que
Questão 02 seriam lançadas à atmosfera.
a) Considerando que a distância entre os fios e as placas
é de 10 cm, calcule a diferença de potencial elétrico
A figura a seguir representa algumas superfícies entre eles.
equipotenciais na região entre duas placas planas e b) As partículas sólidas penetram no interior do
paralelas, separadas por uma distância d = 6,0 cm muito precipitador com velocidade de 0,7 m/s e adquirem
menor que as dimensões lineares das mesmas. As carga de módulo igual a 1,6 × 10-18 C. Calcule o valor
placas estão ligadas aos terminais de uma bateria de 12 máximo da massa das partículas que podem ser retidas
V. Os pontos L, M e N indicam algumas posições nas placas coletoras, que têm 3,5 m de comprimento.
específicas entre as placas.
Questão 04
A figura mostra, num certo instante, algumas linhas
do campo elétrico (indicadas por linhas contínuas) e
algumas superfícies equipotenciais (indicadas por linhas
tracejadas) geradas pelo peixe elétrico 'eigenmannia
virescens'. A diferença de potencial entre os pontos A e
-5
B é VA - VB = 4,0 x 10 V.
a) Estime o valor do campo elétrico no ponto M.
b) Estime o valor da força elétrica que atua sobre uma
carga q0 = - 2,0 X 10-6 C colocada em M e indique, na
figura 2, sua direção e sentido. Suponha que a distância entre os pontos C e D seja
Calcule o trabalho realizado pela força elétrica -3
quando essa carga é deslocada entre os pontos 5,0 x 10 m e que o campo elétrico seja uniforme ao
c) M e N longo da linha que liga esses pontos.
d) M e L Calcule o módulo do campo elétrico entre os pontos
C e D.
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2. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA II - Módulo 54 (Exercício 30)
a) Represente a força gravitacional P e a força elétrica FE
Questão 05
que atuam na esfera A, quando ela está em equilíbrio
sob ação do campo elétrico. Determine os módulos
Em um determinado instante, uma partícula de dessas forças, em newtons.
massa m e carga q negativa se move com velocidade vx b) Estime a carga Q, em coulombs, presente na esfera.
e vy, num campo elétrico Ey, como mostra a figura a c) Se a esfera se desprender da haste, represente, na
seguir. Despreze efeitos gravitacionais e qualquer forma figura 2, a trajetória que ela iria percorrer, indicando-a
de atrito. pela letra T.
Questão 08
A presença de íons na atmosfera é responsável pela
existência de um campo elétrico dirigido e apontado
para a Terra. Próximo ao solo, longe de concentrações
urbanas, num dia claro e limpo, o campo elétrico é
uniforme e perpendicular ao solo horizontal e sua
intensidade é de 120 V/m. A figura mostra as linhas de
campo e dois pontos dessa região, M e N.
Com base nesses dados, responda ao que se pede.
a) Qual é a aceleração da carga elétrica?
b) Qual é o valor máximo da ordenada?
c) Construa os gráficos y versus t e x versus t.
O ponto M está a 1,20 m do solo, e N está no solo. A
Questão 06 diferença de potencial entre os pontos M e N é:
a) 100 V.
Um elétron é colocado em repouso entre duas placas b) 120 V.
paralelas carregadas com cargas iguais e de sinais c) 125 V.
contrários. Considerando desprezível o peso do elétron, d) 134 V.
pode-se afirmar que este: e) 144 V.
a) Move-se na direção do vetor campo elétrico, mas em
sentido oposto do vetor campo elétrico. Questão 09
b) Move-se na direção e sentido do vetor campo elétrico.
c) Fica oscilando aleatoriamente entre as placas.
d) Move-se descrevendo uma parábola. A carga elétrica de uma partícula com 2,0 g de
e) Fica em repouso. massa, para que ela permaneça em repouso, quando
colocada em um campo elétrico vertical, com sentido
para baixo e intensidade igual a 500 N/C, é:
Questão 07 a) + 40 nC
b) + 40 μ C
Um campo elétrico uniforme, de módulo E, criado c) + 40 mC
entre duas grandes placas paralelas carregadas, P1 e P2, d) - 40 μ C
é utilizado para estimar a carga presente em pequenas e) - 40 mC
esferas. As esferas são fixadas na extremidade de uma
haste isolante, rígida e muito leve, que pode girar em TEXTO I
torno do ponto O. Quando uma pequena esfera A, de
massa M = 0,015 kg e carga Q, é fixada na haste, e Quando um rolo de fita adesiva é desenrolado, ocorre
sendo E igual a 500 kV/m, a esfera assume uma posição uma transferência de cargas negativas da fita para o
de equilíbrio, tal que a haste forma com a vertical um rolo, conforme ilustrado na figura a seguir.
ângulo θ = 45°.
Para essa situação:
Quando o campo elétrico criado pela distribuição de
cargas é maior que o campo elétrico de ruptura do meio,
ocorre uma descarga elétrica. Foi demonstrado
recentemente que essa descarga pode ser utilizada
como uma fonte econômica de raios-X.
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3. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA II - Módulo 54 (Exercício 30)
COM BASE NO TEXTO I, RESPONDA A QUESTÃO 10.
Questão 05
Questão 10 a) a = (- qE)/m (unidade de aceleração).
No ar, a ruptura dielétrica ocorre para campos
6
elétricos a partir de E = 3,0 x 10 V/m . Suponha que b) Ym = (unidade de comprimento).
ocorra uma descarga elétrica entre a fita e o rolo para
uma diferença de potencial V = 9 kV. Nessa situação,
c) Observe os gráficos a seguir.
pode-se afirmar que a distância máxima entre a fita e o
rolo vale
a) 3 mm.
b) 27 mm.
c) 2 mm.
d) 37 nm.
GABARITO:
Questão 01 a)
Observe o esquema a seguir: Questão 06
Letra A
Resolução
Como o elétron possui carga negativa a força que
atua sobre ele tem sentido oposto ao do vetor campo
elétrico.
Questão 07
As forças pedidas estão no esquema a seguir
b) q = - 10 C
Na prática, isso não seria possível pois um pequeno
corpo não poderia ser eletrizado com uma carga elétrica
desta ordem. Note que uma nuvem de tempestade,
cujas dimensões são enormes, só consegue armazenar
Dada a simetria da figura devido ao ângulo a figura é
cargas elétricas de algumas dezenas de coulombs.
um quadrado e desta forma a força elétrica terá mesmo
módulo que o peso da carga, ou seja, FE = P = m.g =
Questão 02 0,015.10 = 0,15 N
Como o campo é uniforme FE = q.E → q = FE/E = 0,15
a) 200 N/C
b) 4x104N; horizontal e para esquerda / (500.103) = 0,0000003 = 3.10-7 C = 0,3 μ C
c) 0 J Como as forças elétrica e gravitacional são constantes
d) 8x106J dentro da região do campo a força resultante será
constante, em direção e sentido, e desta forma a
trajetória será retilínea.
Questão 03
a) 2,4 × 103 V
b) 4,8 × 1012 kg
Questão 04
Como A e C estão em uma mesma equipotencial,
VC = VA; pelo mesmo motivo, VD = VB.
Consequentemente, VC - VD = VA - VB = 4,0 x 105 volts.
O módulo do campo elétrico entre os pontos separados
pela distância |CD| = 5,0 x 103 m vale E = (VC - VD)/
|CD|=4,0 x 105 volts/5,0 x 103 m, ou seja, E = 8,0 x 103
V/m.
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4. DOMUS_Apostila 03 - FÍSICA II - Módulo 54 (Exercício 30)
Questão 08
Letra E
Resolução
U = E.d
U = 120.1,2 = 144 V
Questão 09
Letra D
A figura mostra o campo elétrico e as forças que
agem na partícula. Observe que a carga deve ser
negativa.
Para haver equilíbrio é preciso que:
Questão 10
Letra A
Dados: E = 3 x 106 V/m; V = 9 kV = 9 x 103 V.
Como esse campo elétrico pode ser considerado
uniforme, podemos escrever:
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