Programa de Ingresso por Avaliação Seriada · prova de 40 questões objetivas e redação · Física objetiva: Q24–Q26.
Q24
Eletricidade — Capacitores — Energia Armazenada
Um capacitor de placas paralelas é um dispositivo usado para armazenar energia elétrica em um campo elétrico. Quando um capacitor é conectado a uma fonte de tensão, ele acumula carga elétrica em suas placas, criando um campo elétrico entre elas.
Considere um capacitor de placas paralelas que, quando conectado a uma bateria, fica sujeito a uma tensão de $30\text{ V}$. Suponha que a capacitância do capacitor seja de $10\text{ nF}$ (nanoFarads).
Determine o módulo da energia potencial elétrica armazenada nesse capacitor.
A)$2{,}5\cdot10^{-4}\text{ J}$
B)$3{,}5\cdot10^{-7}\text{ J}$
C)$4{,}5\cdot10^{-6}\text{ J}$
D)$5\cdot10^{-8}\text{ J}$
E)$7{,}2\cdot10^{-5}\text{ J}$
Gabarito oficial — PIAS 2024 — 3ª Etapa
C
Resolução
A energia armazenada em um capacitor é
$E=\dfrac{1}{2}CU^2$.
Como $10\text{ nF}=10\cdot10^{-9}\text{ F}$ e $U=30\text{ V}$,
Eletromagnetismo — Magnetismo — Linhas de Campo Magnético
Uma área da Física chamada de magnetismo desempenha um papel crucial em diversas tecnologias modernas, como motores elétricos, geradores, dispositivos de armazenamento de dados e equipamentos médicos de imagem, como a ressonância magnética. A compreensão das interações magnéticas é essencial para o desenvolvimento e a otimização desses dispositivos.
Com base nas informações acima, assinale a alternativa correta sobre o magnetismo.
A)Correntes elétricas não têm relação com a criação de campos magnéticos.
B)Linhas de campo elétrico se originam no polo sul e terminam no polo norte.
C)Cargas elétricas em repouso criam um campo magnético na região do espaço que as circunda.
D)As linhas de campo magnético fora do ímã são fechadas, e emergem do polo norte magnético e adentram o sul magnético do ímã.
E)O campo magnético da Terra é o responsável pela fusão nuclear que alimenta o Sol e produz a energia necessária para a maioria das formas de vida da Terra.
Gabarito oficial — PIAS 2024 — 3ª Etapa
D
Resolução
Correntes elétricas produzem campos magnéticos, portanto A é falsa. Uma carga em repouso produz campo elétrico, não campo magnético, portanto C é falsa. A alternativa E também não tem relação física correta com a fusão nuclear solar.
Em um ímã, as linhas de campo magnético formam laços fechados. Na região externa ao ímã, o sentido convencional é do polo norte para o polo sul; no interior do ímã, o percurso retorna do sul para o norte.
Esse é o princípio que a alternativa D pretende expressar.
Ressalva de auditoria: a frase “as linhas de campo magnético fora do ímã são fechadas” é imprecisa. O fechamento ocorre considerando o percurso completo, externo e interno ao ímã.
Gabarito oficial: alternativa D.
Q26
Eletricidade — Eletrodinâmica — Primeira Lei de Ohm
Bobina de Tesla apresentada na questão 26.
A imagem mostra um gerador de alta tensão, conhecido como Bobina de Tesla, que é um tipo de transformador ressonante que pode gerar tensões extremamente altas, capazes de ionizar o ar e produzir descargas elétricas visíveis. Suponha que a bobina esteja operando com uma diferença de potencial de $1.000.000\text{ V}$ ($1\text{ MV}$) e que as descargas elétricas percorrem uma distância de $1\text{ m}$ no ar.
Considere que a resistência elétrica do ar ionizado é de $2\cdot10^6\Omega$.
Qual será a corrente elétrica que fluirá através do ar ionizado quando a bobina de Tesla estiver operando?
