Correção IME 2027 · QuímicaAcompanhe a resolução de cada questão da 2ª fase, ao vivoAcompanhar
Entrar

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 61 (1º exame) da FUVEST 1998

1º exame · Física: Potencial elétrico e energia potencial elétrica

– Um capacitor é formado por duas placas paralelas, separadas 10\text{ mm} entre sí. Considere as placas do capacitor perpendiculares ao plano do papel. Na figura são mostradas as intersecções das placas \text{P}_1 e \text{P}_2 e de algumas superfícies equipotenciais com o plano do papel. Ao longo do eixo médio \text{AA}', o campo elétrico é uniforme entre as placas e seu valor é E=10^5\text{ V/m}. As superfícies equipotenciais indicadas estão igualmente espaçadas de 1\text{ mm} ao longo do eixo. Uma carga q=10^{-14}\text{ C} é levada do ponto \text{O} ao ponto \text{P}, indicados

Esquema das placas P1 e P2 do capacitor perpendiculares ao papel, com superfícies equipotenciais representadas por linhas. O eixo tracejado AA' passa perpendicularmente pelo centro das placas. Entre as placas, o vetor campo elétrico E aponta para baixo. Uma carga q parte do ponto O sobre o eixo AA' entre as placas e segue uma trajetória curva tracejada para a direita, contornando a placa P1 até o ponto P, situado no eixo AA' acima da placa P1, sobre uma superfície equipotencial fechada que também passa por O.

na figura. O trabalho realizado é:

  1. A
    0\text{ J}
  2. B
    5 \times 10^{-12}\text{ J}
  3. C
    1 \times 10^{-11}\text{ J}
  4. D
    4 \times 10^{-12}\text{ J}
  5. E
    1 \times 10^{-10}\text{ J}
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

O trabalho para transportar uma carga depende da diferença de potencial entre os pontos, e não do comprimento da trajetória curva desenhada.

Para encontrar o potencial de P, acompanhe a equipotencial que passa por ele até a região entre as placas. No eixo \text{AA}', essa superfície está quatro intervalos acima de O. Como cada intervalo mede 1\ \text{mm}, a distância relevante é

d=4\ \text{mm}=4\times10^{-3}\ \text{m}.

No campo uniforme, o módulo da diferença de potencial é Ed. O campo aponta para baixo, portanto o potencial aumenta para cima:

V_P-V_O=10^5\cdot4\times10^{-3}=400\ \text{V}.

O trabalho necessário para levar a carga positiva até esse potencial maior é

W=q(V_P-V_O)=10^{-14}\cdot400 =4\times10^{-12}\ \text{J}.

Esse é o trabalho do agente que transporta a carga, sem variar sua energia cinética. O trabalho realizado pelo próprio campo elétrico teria sinal negativo, pois a energia potencial elétrica aumenta nesse deslocamento.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana ao usar os 10 mm entre as placas, em vez dos quatro intervalos entre as equipotenciais de O e P.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO e P não pertencem à mesma superfície equipotencial.
  • BConsidera cinco intervalos de potencial, mas a figura indica quatro.
  • CUsa a diferença de potencial total entre as placas, que não corresponde ao deslocamento de O a P.
  • ECorresponde a uma diferença de potencial de 10 mil volts, incompatível com os quatro intervalos indicados.

Assunto: Potencial elétrico e energia potencial elétrica.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 61 no caderno V da FUVEST 1998

Fonte: FUVEST 1998 · 1º exame. Prova oficial ↗