1. Uma carga elétrica de 4 μC é deslocada de um ponto A de um campo
elétrico cujo o potencial elétrico é de 60 V para um ponto B, onde o potencial
elétrico é de 20 V. Calcule a energia potencial elétrica no ponto A e no ponto
B.
2. Uma carga elétrica de massa de 0,4 mg e de 2 μC é deixada em
repouso em um ponto de um campo elétrico. Depois que ela percorreu 20 cm
apresentou uma velocidade de 20 m/s. Calcule o trabalho realizado pela força
elétrica para deslocar está carga por 20 cm.
3. Uma partícula com carga q = 2 x 10-7 C se desloca do
ponto A ao ponto B, que se encontra numa região em que existe um campo
elétrico. Durante esse deslocamento, a força elétrica realiza um trabalho igual
a 4 x 10-3 J. Calcule a diferença de potencial entre os dois pontos.
4. Calcule a energia potencial elétrica entre uma carga de 4 μC e
outra de 3 μC se a distância entre elas é de 9 cm.
5. Leia as afirmações abaixo sobre energia potencial elétrica.
I – A energia potencial elétrica é diretamente proporcional ao produto
das cargas elétricas.
II – A energia potencial elétrica é inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre as cargas.
III – A determinação da energia independe do caminho seguido pela
carga.
É verdadeiro o que se afirma em:
a) I, II e III.
b) Apenas I
c) Apenas II
d) Apenas II e III.
e) Apenas I e III.
6. Analise o desenho e marque e responda das questões abaixo.
a) Qual ponto apresenta maior
potencial elétrico?
b) Qual o trabalho realizado por uma força externa para deslocar a
carga do ponto A ao ponto C?
c) Qual o deslocamento que não gera trabalho?
d) Qual o trabalho realizado por uma força externa para deslocar a
carga do ponto D ao ponto A?
e) Qual a energia potencial elétrica em cada ponto?
FÓRMULAS
EP = k . Q . Q
d
Ep = q . V
W = Epf - Epi
W = q . U (Va
– Vb)
Ec = m
. V2
2
U = E . d
RESOLUÇÃO
1. Para calcular a energia potencial elétrica, podemos
utilizar as fórmulas:
Ep
= k . Q . Q
D
Ou
Ep
= q . V
Como a
questão fornece q = 4 μC e o potencial elétrico de 60 V e de 20 V vamos
utilizar a segunda fórmula
Ep
= 4 x 10-6 . 60 = 240 x 10-6 = 2,4 x 10-4 J
Ep
= 4 x 10-6 . 20 = 80 x 10-6 = 8 x 10-5 J
2. Para
calcular o trabalho sobre uma partícula podemos fazer
W = q . U (Va
– Vb)
Ou
W = Epf
- Epi
Ou variação
de energia, que pode ser qualquer uma, cinética ou potencial
W = ΔE
Neste caso,
é a energia cinética que varia, de zero, pois a partícula estava em repouso, e
depois ele adquiriu uma velocidade de 20 m/s, logo, podemos calcular a variação
da energia cinética.
W = Ecf
- Eci
A fórmula de
energia cinética é = Ec = m . V2
2
W = 0,4 .
10-3 . 202
2
W = 0,4 .
10-3 . 400
2
W = 160 .
10-3
2
W = 80 . 10-3
W = 8 . 10-2 J
3. Como na
questão é dado o trabalho e a carga, podemos calcular a variação da energia
potencial elétrica com a fórmula W = q . U (Va – Vb)
4 . 10-3
= 2 . 10-7 . U
4 . 10-3
= U
2 . 10-7
2 . 10-3
+ 7 = U
U = 2 . 104 V
4. Para
calcular a energia potencial elétrica podemos utilizar a fórmula
Ep
= k . Q . Q
D
Lembrando
que distância deve ser em metros, e para passar cm para m devemos colocar 10-2
Ep
= 9 . 109 . 4 . 10-6 . 3 . 10-6
9 . 10-2
Ep
= 12 . 109 – 6 – 6 + 2
Ep
= 12 . 10-1
Ep = 1,2 J
5. Vamos
analisar cada afirmação.
Na afirmação
I, é relatado que a energia potencial elétrica é diretamente proporcional ao
produto das cargas, como pode ser visto na fórmula.
Ep
= k . Q . Q
D
Afirmação
correta.
Na afirmação
II é relatado que a energia potencial elétrica é inversamente proporcional ao
quadrado da distância, o que está incorreto, como você pode ver na fórmula
abaixo que a distância não é ao quadrado.
Ep
= k . Q . Q
D
Afirmação
incorreta
Na afirmação
III, é relatado que a energia potencial elétrica independe do caminho seguido,
o que é correto, pois o que depende é da distância entre os pontos.
Afirmação
correta.
Letra e
6. Vamos
responder cada questão.
a) O maior
potencial é o ponto A, pois está
mais próximo da carga e tem o maior potencial.
b) o
trabalho será a diferença dos potenciais. W = q . Epf - Epi
W = 2 . (10 – 40) = - 60J
c) Para não
gerar trabalho, não pode ocorrer diferença de energia potencial elétrica, então
devemos procurar os dois pontos que apresentam o mesmo potencial elétrico, que
são os pontos D e B, que apresentam
o potencial de 30 V.
d) Para
calcular trabalho devemos usar a fórmula da letra B, que é W = q . (Epf -
Epi)
W = 2 . (40 – 30) = 20J
e) Para
calcular a energia potencial elétrica de cada ponto, podemos utilizar a fórmula
Ep = q . V.
Ponto A = 2 . 40 = 80 J
Ponto B = 2 . 30 = 60 J
Ponto C = 2 . 10 = 20 J
Ponto D = 2 . 30 = 60 J
Ponto E = 2 . 20 = 40 J
Ponto E = 2 . 20 = 40 J
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