Exercícios sobre cargas elétricas 8 ano

Carga elétrica é uma propriedade da matéria, assim como a massa. A carga elétrica macroscópica de um corpo surge em razão da diferença entre o número de prótons e elétrons, nesse caso dizemos que o corpo encontra-se carregado ou eletrizado.

Por outro lado, quando a quantidade de elétrons e prótons for a mesma, dizemos que o corpo está neutro. Portanto, mesmo quando neutros, os corpos ainda apresentam cargas elétricas, entretanto, essas estão balanceadas.

A carga elétrica tem origem em partículas subatômicas: os prótons apresentam o menor valor de carga positiva, enquanto os elétrons apresentam o menor valor de carga negativa. Os nêutrons, por sua vez, são partículas eletricamente neutras.

Veja também: Conceitos básicos da Eletrostática

Tipos de carga elétrica

Existem dois tipos de carga elétrica, as positivas e as negativas. Ambas são definidas exclusivamente por sinais algébricos, por convenção atribui-se à carga do elétron o sinal negativo e à carga do próton o sinal positivo.

Esses sinais, entretanto, são meramente arbitrários. Por exemplo: não haveria qualquer problema se, em algum momento, a carga dos elétrons passasse a ser descrita com o sinal positivo e a carga dos prótons tornasse-se negativa. O importante é que essas duas cargas atraem-se quando seu sinal é diferente, do contrário, elas tendem a repelir-se.

Mapa Mental: Carga Elétrica

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A unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C), como uma forma de homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), responsável pela determinação da lei matemática que descreve a força de atração e repulsão entre cargas. Entretanto, a grandeza Coulomb não está listada como uma das grandezas fundamentais do sistema internacional de unidades.

De fato, ela se trata de uma grandeza derivada do Ampére e é utilizada para medidas de corrente elétrica. O Coulomb de carga elétrica é equivalente à quantidade de carga que é transportada por uma corrente elétrica de 1 ampere, durante o intervalo de tempo de 1 segundo. Portanto, dizemos que 1,0 C é equivalente a 1,0 A.

Quantização

A carga elétrica é quantizada, isto é, o módulo de carga de um corpo é determinado por um múltiplo inteiro de uma quantidade de carga: a carga fundamental. A carga fundamental (e) é o menor valor de carga elétrica que existe na natureza, trata-se da carga que pode ser encontrada nos prótons e elétrons, seu módulo é de, aproximadamente, 1,6.10-19 C.

Como calcular

Com base no módulo da carga fundamental, é possível descobrir qual é a quantidade de elétrons em falta ou em excesso para que um corpo apresente certa carga elétrica, observe:

Q — carga elétrica total (C)

n — número de elétrons em falta ou em excesso

e — carga elétrica fundamental (1,6.10-19 C)

Usando a quantização das cargas elétricas, representada pela fórmula anterior, podemos calcular qual deve ser a quantidade de elétrons, em falta ou em excesso, necessária para produzir uma carga elétrica total de 1,0 C em um corpo:

O último resultado mostra que, para que um corpo fique carregado com 1,0 C, é necessário que sejam removidos 6,25.1018 elétrons de seus átomos. Logo, é fácil perceber que 1,0 C de carga elétrica trata-se de uma enorme quantidade dessa carga.

Devido às forças de atração e repulsão entre cargas elétricas, é natural que todos os corpos busquem o estado de eletrização de menor energia possível, ou seja, a maioria dos corpos que estão ao nosso redor está eletricamente neutra. Para que um corpo fique eletricamente carregado, é necessário que ele receba ou doe elétrons para as suas vizinhanças.

Além disso, não é possível eletrizar um corpo arrancando-lhe ou fornecendo-lhe prótons, uma vez que essas partículas são cerca de 1840 vezes mais massivas que os elétrons, além de encontrarem-se fortemente ligadas a outros prótons, no núcleo atômico. Portanto, para que um corpo receba ou doa elétrons, é necessário que ele sofra, pelo menos, algum dos três processos de eletrização: atrito, contato ou indução.

Veja também: O que é campo elétrico?

Como saber a carga elétrica de um átomo

Os átomos encontram-se geralmente neutros, e por isso a sua carga elétrica total é nula. No entanto, se os átomos forem ionizados, e tiverem seus elétrons arrancados, passarão a apresentar carga elétrica positiva, devido à sua carência de elétrons ou ao excesso de prótons.

Átomos carregados positivamente são chamados de cátions, enquanto os átomos que recebem elétrons, e tornam-se negativos, são chamados de ânions. Podemos determinar a carga elétrica do núcleo atômico ou da eletrosfera por meio do seu número atômico Z.

No exemplo a seguir, calculamos a carga elétrica de um núcleo de hélio (partícula α, Z = 2), que apresenta dois prótons e dois nêutrons:

Exercícios resolvidos

Questão 1) Durante um processo de eletrização, um corpo recebe uma quantidade de 2,0.1015 elétrons, tornando-se eletricamente carregado, com carga elétrica de:

a) 3,2.10-4 C

b) 1,6.10-18 C

c) 3,2.10-5 C

d) 0,32.10-5 C

e) 320.10-1 C

Gabarito: Letra A

Resolução:

Vamos usar a fórmula da quantização da carga elétrica, observe:

Após substituir os valores fornecidos pelo enunciado na fórmula, encontramos que a carga elétrica do corpo após a eletrização será de 3,2.10-4 C. Logo, a alternativa correta é a letra A.

Questão 2) Um corpo apresenta 1,2.103 elétrons a menos que prótons. Determine o sinal e o módulo da carga elétrica desse corpo.

a) Negativa, 0,92.10-13 C

b) Positiva, 1,92.10-13 C

c) Negativa, 1,92.10-16 C

d) Positiva, 1,92.10-16 C

e) Negativa, 1,6.10-14 C

Gabarito: Letra D

Resolução:

Para calcularmos a carga elétrica desse corpo, basta levarmos em conta a diferença entre o número de prótons e elétrons, observe:

Como explicado no enunciado, o corpo tem mais prótons que elétrons, por isso, sua carga será positiva.

Questão 3) Determine qual é a quantidade de elétrons que precisam ser retirados de um corpo para que sua carga elétrica seja de 6,4 C.

a) 4,0.1015 elétrons

b) 4,0.1019 elétrons

c) 2,5.1018 elétrons

d) 3,5.1021 elétrons

e) 1,6.1012 elétrons

Gabarito: Letra B

Resolução:

O exercício pede que encontremos o número de elétrons, logo, faremos o seguinte cálculo:

Com base na resolução do exercício, descobrimos que é necessário que se remova 4,0.1019 elétrons de um corpo, para que sua carga elétrica seja de 6,4 C.

Por  Me. Rafael Helerbrock

Lista de exercicios sobre cargas elétricas, retirados dos principais vestibulares do Brasil.
Ler artigo Carga elétrica.

Rosimar Gouveia

Professora de Matemática e Física

A carga elétrica é a propriedade das partículas de atrair ou não outras. Por exemplo, os elétrons atraem os prótons, já os nêutrons não são nem atraídos nem repelidos pelos elétrons.

Um corpo será neutro quando possui a mesma quantidade de elétrons e prótons. Quando ele possui um maior número de elétrons do que de prótons ele está eletrizado negativamente. Por outro lado, quando o número de elétrons é menor que o número de prótons ele estará eletrizado positivamente.

Aproveite as questões resolvidas e comentadas para tirar suas dúvidas sobre este assunto da eletrostática.

Questões Resolvidas

1) UFRGS - 2018

Uma carga negativa Q é aproximada de uma esfera condutora isolada, eletricamente neutra. A esfera é, então, aterrada com um fio condutor. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará ________ . Por outro lado, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará ________ .

a) eletricamente neutra – positivamente carregada b) eletricamente neutra – negativamente carregada c) positivamente carregada – eletricamente neutra d) positivamente carregada – negativamente carregada

e) negativamente carregada – positivamente carregada

Um objeto metálico, X, eletricamente isolado, tem carga negativa 5,0 x 10-12 C. Um segundo objeto metálico, Y, neutro, mantido em contato com a Terra, é aproximado do primeiro e ocorre uma faísca entre ambos, sem que eles se toquem. A duração da faísca é 0,5 s e sua intensidade é 10-11 A. No final desse processo, as cargas elétricas totais dos objetos X e Y são, respectivamente,

a) zero e zero.
b) zero e – 5,0 x 10-12 C.
c) – 2,5 x 10-12 C e – 2,5 x 10-12 C.
d) – 2,5 x 10-12 C e + 2,5 x 10-12 C.
e) + 5,0 x 10-12 C e zero

Dois bastões metálicos idênticos estão carregados com a carga de 9,0 µC. Eles são colocados em contato com um terceiro bastão, também idêntico aos outros dois, mas cuja carga líquida é zero. Após o contato entre eles ser estabelecido, afastam-se os três bastões. Qual é a carga líquida resultante, em µC, no terceiro bastão?

a) 3,0 b) 4,5 c) 6,0 d) 9,0

e) 18

Em uma aula de Física, foram utilizadas duas esferas metálicas idênticas, X e Y: X está suspensa por um fio isolante na forma de um pêndulo e Y fixa sobre um suporte isolante, conforme representado na figura abaixo. As esferas encontram-se inicialmente afastadas, estando X positivamente carregada e Y eletricamente neutra.

Considere a descrição, abaixo, de dois procedimentos simples para demonstrar possíveis processos de eletrização e, em seguida, assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas dos enunciados, na ordem em que aparecem.

I - A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Nesse caso, verifica-se experimentalmente que a esfera X é _____________ pela esfera Y.
II - A esfera Y é aproximada de X, sem que elas se toquem. Enquanto mantida nessa posição, faz-se uma ligação da esfera Y com a terra, usando um fio condutor. Ainda nessa posição próxima de X, interrompe-se o contato de Y com a terra e, então, afasta-se novamente Y de X. Nesse caso, a esfera Y fica _____________ .

a) atraída – eletricamente neutra b) atraída – positivamente carregada c) atraída – negativamente carregada d) repelida – positivamente carregada

e) repelida – negativamente carregada

Para saber mais, veja Eletrostática e Eletrostática: Exercícios.

5) Fuvest - 2015

Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 x 103 V/m, uma das esferas, de massa 3,2 x 10-15 kg, permanecia com velocidade constante no interior da câmara. Essa esfera tem

a) o mesmo número de elétrons e de prótons. b) 100 elétrons a mais que prótons. c) 100 elétrons a menos que prótons. d) 2000 elétrons a mais que prótons.

e) 2000 elétrons a menos que prótons.

Note e adote: carga do elétron = - 1,6 x 10-19 C ; carga do próton = + 1,6 x 10+19 C; aceleração local da gravidade = 10 m/s2

Para saber mais sobre, veja também Campo Elétrico e Exercícios de Campo Elétrico.

6) UFLA - 2010

Duas esferas condutoras descarregadas e iguais 1 e 2 estão em contato entre si e apoiadas numa superfície isolante. Aproxima‐se de uma delas um bastão eletrizado positivamente, sem tocá‐la, conforme figura abaixo. Em seguida as esferas são afastadas e o bastão eletrizado é removido.

É CORRETO afirmar que

a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há transferência de cargas entre bastão e esferas. b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada positivamente e a esfera 2 carregada negativamente. c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos.

d) as esferas ficam carregadas com cargas de sinais iguais e ambas de sinal negativo, pois o bastão atrai cargas opostas.