Exercícios sobre energia potencial elétrica

LETRA D

Primeiramente convertemos a distância de centímetros para metros:

$50\ cm=0,5\ m$ 

Então calculamos a energia potencial elétrica da carga elétrica por meio da sua fórmula:

$E_{pel}=k\cdot\frac{\left|Q\right|\ \cdot\left|q\right|}{d}$ 

Como as cargas elétricas estão no vácuo, a constante eletrostática do meio k  é dada pela constante eletrostática do vácuo ko :

$E_{pel}=k_o\cdot\frac{\left|Q\right|\ \cdot\left|q\right|}{d}$ 

$E_{pel}=k_o\cdot\frac{\left|20\ \mu\right|\ \cdot\left|5\ \mu\right|}{0,5}$ 

Substituímos, no lugar do símbolo micro (μ ), o valor de 10-6 , então:

$E_{pel}=9\ \cdot{10}^{9\ }\cdot\frac{\left|20\cdot{10}^{-6}\right|\ \cdot\left|5\cdot{10}^{-6}\right|}{0,5}$ 

$E_{pel}=\frac{900\ \cdot{10}^{9-6-6\ }}{0,5}$ 

$E_{pel}=1800\ \cdot{10}^{-3\ }$

$E_{pel}=1,8\cdot{10}^3\cdot{10}^{-3\ }$

$E_{pel}=1,8\ \ J$ 

LETRA C

No pêndulo de Newton não temos energia potencial elétrica envolvida, mas energia cinética e energia potencial gravitacional.

LETRA A

Primeiramente calculamos a energia potencial elétrica no ponto A por meio da fórmula da energia potencial elétrica, que a relaciona à carga elétrica e ao potencial elétrico:

$E_{pel}=q\cdot V$ 

$E_{pel}=5\ \mu\cdot110$

$E_{pel}=5\cdot{10}^{-6}\cdot110$

$E_{pel}=550\cdot{10}^{-6}$

$E_{pel}=5,5\cdot{10}^2\cdot{10}^{-6}$

$E_{pel}=5,5\cdot{10}^{2-6}$

$E_{pel}=5,5\cdot{10}^{-4}\ J$ 

Da mesma forma, calculamos a energia potencial elétrica no ponto B:

$E_{pel}=q\cdot V$ 

$E_{pel}=5\ \mu\cdot300$

$E_{pel}=5\cdot{10}^{-6}\cdot300$ 

$E_{pel}=1500\cdot{10}^{-6}$

$E_{pel}=1,5\cdot{10}^3\cdot{10}^{-6}$

$E_{pel}=1,5\cdot{10}^{3-6}$

$E_{pel}=1,5\cdot{10}^{-3}\ J$ 

LETRA E

Calculamos a energia potencial elétrica no capacitor por meio da fórmula que a relaciona à carga elétrica e à diferença de potencial elétrico:

$E_{pel}=\frac{Q\cdot ∆U}{2}$

$E_{pel}=\frac{2\cdot150}{2}$ 

$E_{pel}=150\ J$ 

LETRA B

Primeiramente convertemos a distância de centímetros para metros:

$20\ cm=0,2\ m$ 

Calculamos a distância entre as cargas elétricas por meio da fórmula da energia potencial elétrica:

$E_{pel}=k\cdot\frac{\left|Q\right|\ \cdot\left|q\right|}{d}$ 

Como as cargas elétricas estão no vácuo, a constante eletrostática do meio k  é dada pela constante eletrostática do vácuo ko :

$E_{pel}=k_o\cdot\frac{\left|Q\right|\ \cdot\left|q\right|}{d}$ 

$E_{pel}=9\ \cdot{10}^{9\ }\cdot\frac{\left|50\right|\ \cdot\left|80\right|}{0,2}$ 

$E_{pel}=9\ \cdot{10}^{9\ }\cdot\frac{4.000}{0,2}$ 

$E_{pel}=9\ \cdot{10}^{9\ }\cdot20.000$ 

$E_{pel}=9\ \cdot{10}^{9\ }\cdot2\cdot{10}^4$ 

$E_{pel}=18\ \cdot{10}^{9+4\ }$

$E_{pel}=1,8\cdot{10}^1\ \cdot{10}^{9+4\ }$

$E_{pel}=1,8\ \cdot{10}^{1+9+4\ }$

$E_{pel}=1,8\ \cdot{10}^{14\ \ }J$ 

LETRA C

Calcularemos a energia potencial elétrica por meio da fórmula que a relaciona à carga elétrica e ao potencial elétrico:

$E_{pel}=q\cdot V$ 

$E_{pel}=20\cdot240$ 

$E_{pel}=4800\ J$ 

LETRA B

Apenas as alternativas II e III estão corretas. Abaixo, em vermelho, vemos a correção da alternativa I:

I. Incorreta. A energia potencial elétrica é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas.

II. Correta

III. Correta

LETRA E

Calcularemos a energia potencial elétrica no capacitor por meio da fórmula que a relaciona à capacitância e à carga elétrica:

$E_{pel}=\frac{Q^2}{2C}$ 

$E_{pel}=\frac{4^2}{2\cdot20}$ 

$E_{pel}=\frac{16}{40}$ 

$E_{pel}=0,4\ J$ 

LETRA A

Calculamos o trabalho realizado pela carga elétrica por meio da fórmula que relaciona o trabalho à variação da energia potencial elétrica:

$\tau=-∆E_{pel}$ 

$\tau=-\left(E_{pel\ final}-E_{pel\ inicial}\right)$ 

$\tau=-\left(q\bullet V_{final}-q\bullet V_{inicial}\right)$ 

$\tau=-q\left(V_{final}-V_{inicial}\right)$ 

$\tau=-q\cdot∆V$ 

$\tau=-6\mu\cdot400$ 

Substituímos, no lugar do símbolo micro (μ ), o valor de 10^-6 , então:

$\tau=-6\cdot{10}^{-6}\cdot400$ 

$\tau=-6\cdot{10}^{-6}\cdot4\cdot{10}^2$ 

$\tau=-24\cdot{10}^{-6+2}$ 

$\tau=-2,4\cdot{10}^1\cdot{10}^{-6+2}$ 

$\tau=-2,4\cdot{10}^{1-6+2}$ 

$\tau=-2,4\cdot{10}^{-3}\ $ 

$\tau=-0,0024\ J\ $

LETRA D

Calculamos a energia potencial elétrica no capacitor por meio da fórmula que a relaciona à capacitância e à diferença de potencial elétrico (ddp):

$E_{pel}=\frac{C\cdot ∆U^2}2$

$E_{pel}=\frac{100\cdot 20^2}2$

$E_{pel}=\frac{100\cdot 400}2$

$E_{pel}=\frac{40.000}2$

$E_{pel}=20.000\ J$

LETRA A

Calculamos a distância entre as cargas elétricas por meio da fórmula da energia potencial elétrica:

$E_{pel}=k\cdot \frac{|Q|\cdot |q|}d$

Como as cargas elétricas estão no vácuo, a constante eletrostática do meio k é dada pela constante eletrostática do vácuo $k_o$:

$E_{pel}=k_o\cdot \frac{|Q|\cdot |q|}d$

$7.200.000=9\cdot 10^9\cdot \frac{|10\ m|\cdot |16\ m|}d$

Substituiremos, no lugar do símbolo mili (m), o valor de $10^{-3}$, então:

$7,2\cdot 10^6=9\cdot 10^{9}\cdot \frac{|10\cdot 10^{-3} | \cdot |16\cdot 10^{-3} |}d$

$7,2\cdot 10^6=\frac{1440\cdot 10^{9-3-3}}d$

$7,2\cdot 10^6=\frac{1440\cdot 10^3}d$

$d=\frac{1440\cdot 10^3 }{7,2\cdot 10^6}$

$d=\frac{1,44\cdot 10^3\cdot 10^3 }{7,2\cdot 10^6}$

$d=\frac{1,44\cdot 10^{3+3}}{7,2\cdot 10^6}$

$d=\frac{1,44\cdot 10^6}{7,2\cdot 10^6}$

$d=0,2\ m$

LETRA E

Apenas as alternativas II e IV estão corretas. Abaixo, temos a correção das demais.

I. Incorreta. A energia potencial elétrica é medida em Joule.

II. Correta

III. Incorreta. A distância é medida em metros.

IV.Correta

V. Incorreta. O trabalho é medido em Joule.