Duas partículas carregadas 1 e 2, com cargas negativas $q_1$ e $q_2$, estão fixadas sobre o eixo $x$. Elas estão separadas por uma distância $r=3{,}0\text{ m}$. A força é de repulsão, e seu módulo é igual a $3{,}2\times10^{-3}\text{ N}$. Sabendo que $q_1=-1\,\mu\text{C}$ e considerando a carga elementar igual a $1{,}6\times10^{-19}\text{ C}$, o número de elétrons excedentes na partícula 2 é
Dado: a constante eletrostática é $K=9\times10^9\text{ N·m}^2/\text{C}^2$.
Pela lei de Coulomb, $F=K\dfrac{|q_1q_2|}{r^2}$. Logo, $|q_2|=\dfrac{Fr^2}{K|q_1|}=\dfrac{3{,}2\times10^{-3}\cdot9}{9\times10^9\cdot10^{-6}}=3{,}2\times10^{-6}\text{ C}$.
O número de elétrons excedentes é $n=\dfrac{|q_2|}{e}=\dfrac{3{,}2\times10^{-6}}{1{,}6\times10^{-19}}=2\times10^{13}$.
Na figura abaixo, sobre o eixo $x$, há duas cargas pontuais de mesmo módulo, $q_1>0$, $q_2<0$ e pontos $a$ e $b$, todos no mesmo plano.
Assinale a alternativa cujo vetor melhor representa o campo elétrico nos pontos $a$ e $b$, respectivamente.
No ponto $a$, situado entre as cargas, o campo produzido por $q_1>0$ aponta para a direita e o campo produzido por $q_2<0$ também aponta para a direita. Portanto, o campo resultante em $a$ aponta para a direita.
No ponto $b$, à direita de $q_2$, o campo de $q_1$ aponta para a direita e o de $q_2$ para a esquerda. Como $b$ está mais próximo de $q_2$, prevalece o campo para a esquerda.
Quatro cargas pontuais de mesmo módulo $|q|$ são fixadas nos vértices de um quadrado de lado $L$. Com todas as cargas positivas, o potencial elétrico, no centro do quadrado, vale $12\text{ kV}$. Se tiver somente 3 cargas nos vértices e uma delas for negativa e duas positivas, o novo potencial elétrico no centro do quadrado vale:
Como as quatro cargas positivas, à mesma distância do centro, produzem juntas $12\text{ kV}$, cada uma contribui com $3\text{ kV}$.
Com duas cargas positivas e uma negativa: $V=3+3-3=3\text{ kV}$.
Um capacitor, inicialmente descarregado, foi carregado até atingir uma carga de $120\,\mu\text{C}$. A variação da diferença de potencial (ddp) entre suas placas com a carga armazenada está representada no gráfico a seguir.
O trabalho para carregar o capacitor corresponde à área sob o gráfico $V\times Q$. Como a relação é linear, essa área é triangular:
$W=\dfrac12QV=\dfrac12(120\times10^{-6})(12)=7{,}2\times10^{-4}\text{ J}$.
O modelo de chuveiro apresentado a seguir foi ligado a uma tensão de $220\text{ V}$. Os valores das resistências entre os terminais B–C e C–D são iguais a $R$, e entre os terminais A–B é $2R$.
Em um dia muito frio, deseja-se a temperatura da água a maior possível, e isso ocorrerá se a tensão tiver sido ligada entre os terminais
Para tensão fixa, a potência dissipada é $P=V^2/R_{eq}$. Para maximizar o aquecimento, deve-se escolher a menor resistência.
Temos: $R_{AB}=2R$, $R_{AD}=4R$, $R_{BC}=R$ e $R_{BD}=2R$. A menor é $R_{BC}=R$.
Uma espira condutora retangular atravessa, com velocidade de módulo $v$, uma região onde existe um campo magnético uniforme de módulo $B$, perpendicular ao plano da espira. Na posição 1, a espira está entrando na região onde existe o campo e, na posição 2, está saindo dela.
Sobre o sentido da corrente elétrica induzida na espira nas posições 1 e 2, é CORRETO afirmar que é
Na posição 1, o fluxo magnético entrando no plano aumenta. Pela lei de Lenz, a espira cria campo saindo do plano, o que exige corrente anti-horária.
Na posição 2, o fluxo entrando no plano diminui. A espira tenta mantê-lo, criando campo entrando no plano, o que exige corrente horária.
Um íon de massa $6{,}7\times10^{-27}\text{ kg}$ e carga $3{,}2\times10^{-19}\text{ C}$ entra numa região onde existe um campo magnético uniforme de módulo $B=0{,}2\text{ T}$. O íon entra na região com velocidade de módulo constante $v=2{,}2\times10^5\text{ m/s}$, passando pelo ponto $P_1$, descreve uma semicircunferência e deixa a região passando pelo ponto $P_2$.
A distância entre os pontos $P_1$ e $P_2$ é, aproximadamente, igual a
A força magnética atua como força centrípeta: $qvB=mv^2/r$. Assim, $r=\dfrac{mv}{qB}$.
$r=\dfrac{6{,}7\times10^{-27}\cdot2{,}2\times10^5}{3{,}2\times10^{-19}\cdot0{,}2}\approx2{,}3\times10^{-2}\text{ m}=2{,}3\text{ cm}$.
Como $P_1P_2$ é o diâmetro, $d=2r\approx4{,}6\text{ cm}$.
Uma estação de rádio A transmite seus programas em ondas curtas de $50\text{ m}$. A estação B transmite em ondas de frequência $600\text{ kHz}$. A razão $f_A/f_B$, em que $f_A$ é a frequência das ondas emitidas pela rádio A e $f_B$ é a frequência das ondas emitidas pela rádio B, é igual a
Dado: a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo e, aproximadamente, no ar é $c=3{,}0\times10^8\text{ m/s}$.
Para a estação A, $f_A=c/\lambda=3{,}0\times10^8/50=6{,}0\times10^6\text{ Hz}$.
Como $f_B=600\text{ kHz}=6{,}0\times10^5\text{ Hz}$, temos $f_A/f_B=10$.
Na física moderna, um dos primeiros modelos que utilizou a ideia de quantização da energia, proposta por Max Planck, foi o que descreve o efeito fotoelétrico. Nesse modelo, a energia de cada fóton é $E=hf$ e a energia cinética máxima do elétron arrancado satisfaz $K_{max}=hf-W$, em que $W$ é a função trabalho do metal.
Considere que um determinado metal é iluminado com radiação luminosa de frequência $f_0$ e que elétrons são arrancados desse metal, deixando-o com energia cinética máxima igual a 30% da energia de um fóton dessa radiação. A função trabalho desse metal, em termos de $h$ e $f_0$, é igual a
Como $K_{max}=0{,}3hf_0$ e $K_{max}=hf_0-W$, temos $0{,}3hf_0=hf_0-W$.
Logo, $W=0{,}7hf_0$.