PISM · Física

Questões de Eletrostática da PISM

9 questões oficiais da PISM sobre Eletrostática, de 2017 a 2024, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 2 fáceis, 7 médias.

Treine Eletrostática com 9 questões da PISM

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6 questões de Eletrostática resolvidas

Questão 1 · PISM 2024 · Módulo III (3º ano) · Questão 23média

Na eletrostática, objetos neutros podem ser eletrizados por atrito, por contato e por indução, e podem ser classificados simplificadamente como condutores ou isolantes. Em relação à eletrização de objetos, assinale a afirmativa CORRETA.

A
Ao ser carregado por atrito, um objeto neutro ficará sempre com o mesmo sinal de carga elétrica, devido ao material do qual ele é feito.
B
As cargas que dois objetos neutros adquirem, após o atrito entre ambos, dependem da facilidade de um ceder elétrons ao outro.
C
Quando dois objetos condutores neutros, de materiais diferentes, são atritados entre si, ambos podem ficar com cargas elétricas de mesmo sinal, pois possuem elétrons livres.
D
Somente objetos condutores carregados podem interagir por indução, pois necessitam de cargas livres.
E
Somente objetos isolantes podem ser carregados por contato com outro objeto carregado.

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Gabarito: B

No atrito, um corpo perde elétrons para o outro. Quem fica positivo e quem fica negativo depende dos dois materiais: o que tem mais facilidade de ceder elétrons fica positivo (é a ideia da série triboelétrica).

B – correta. As cargas dependem justamente da tendência de um material ceder elétrons ao outro.
A: o mesmo material pode ficar positivo ou negativo conforme o par com que é atritado.
C: no atrito, os corpos ficam com cargas de sinais opostos e mesmo módulo (conservação da carga).
D: isolantes também interagem por indução, pela polarização das moléculas (o pente atrai papel picado).
E: condutores também se carregam por contato; aliás, com mais facilidade que os isolantes.

Resposta: B

Dica: atrito → sinais opostos; contato → mesmo sinal; indução → sinal oposto ao do indutor.

Questão 2 · PISM 2023 · Módulo III (3º ano) · Questão 21média

A Diferença de potencial (d.d.p), também denominada de tensão elétrica (V), é uma grandeza física que está relacionada com o conceito de corrente elétrica. Sem essa tensão não seria possível transportar cargas elétricas, por exemplo, de uma hidrelética até as casas, as fábricas, etc. Considerando um caso simples, de uma carga Q, positiva, se movimentando ao longo do eixo x, do ponto X₁ ao ponto X₂, em uma região onde é definido um campo elétrico constante E com sentido de X₁ a X₂, qual expressão representa a diferença de potencial V₂ – V₁ entre X₂ e X₁?

A
V₂ – V₁ = E(X₂ - X₁)
B
V₂ – V₁ = -QE(X₂ - X₁)
C
V₂ – V₁ = 0
D
V₂ – V₁ = -E(X₂ - X₁)
E
V₂ – V₁ = QE

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Gabarito: D

Em campo elétrico uniforme, o potencial diminui no sentido do campo, e a relação entre campo e diferença de potencial é:

V₂ − V₁ = −E·(X₂ − X₁)

Conferindo o sinal: o campo aponta de X₁ para X₂, então X₂ − X₁ > 0 e V₂ < V₁ (o lado para onde o campo aponta tem potencial menor). O sinal negativo garante isso.

A diferença de potencial não depende da carga Q que se move: Q aparece no trabalho (W = Q·E·d) e na energia potencial (ΔU = Q·ΔV), não em ΔV.

Resposta: D

Por que as outras atraem: A esquece o sinal (daria V₂ > V₁). B e E misturam ΔV com força ou trabalho (QE é a força elétrica). C seria verdade só numa superfície equipotencial, sem campo na direção do movimento.

Dica: "o campo elétrico aponta para onde o potencial cai" resolve quase toda questão de sinal.

Questão 3 · PISM 2020 · Módulo III (3º ano) · Questão 22média

Um determinado trecho de um circuito eletrônico tem capacitância equivalente de 100 μF, mas que deve ser reduzido para 20 μF para que o circuito funcione adequadamente. Um técnico em eletrônica se confundiu e colocou, de forma permanente, um capacitor de 20 μF em paralelo a este trecho. Para corrigir o erro, podemos colocar outro capacitor, em série com o trecho modificado pelo técnico, com o seguinte valor em microfarads:

A
26
B
20
C
24
D
14
E
12

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Gabarito: C

1. Depois do erro do técnico
Capacitores em paralelo se somam: 100 + 20 = 120 μF.

2. Capacitor em série para chegar a 20 μF
Em série: 1/C_eq = 1/120 + 1/C
1/20 = 1/120 + 1/C
1/C = 6/120 − 1/120 = 5/120 → C = 24 μF

Resposta: C

Por que as outras atraem: 20 μF parece "anular" o capacitor errado, mas em série daria 120 × 20 ÷ 140 ≈ 17 μF.

Dica: capacitores se associam ao contrário dos resistores — em paralelo somam, em série somam os inversos.

Questão 4 · PISM 2019 · Módulo III (3º ano) · Questão 21média

A água é uma molécula polar, ou seja, embora tenha carga elétrica total nula, há uma separação entre as cargas na mesma molécula devido à diferença de eletronegatividade entre o átomo de oxigênio e os átomos de hidrogênio, conforme mostra a figura. Baseado nisso, um aluno resolveu realizar o seguinte experimento: quando uma torneira de água estava gotejando, colocou um bastão de vidro, previamente atritado em um pano de lã, próximo à trajetória das gotas. Assinale a alternativa CORRETA:

A
As gotas de água são repelidas pelo bastão, devido às cargas positivas provenientes do atrito com o pano.
B
As gotas de água são atraídas pelo bastão, quaisquer que sejam as cargas adquiridas no atrito com o pano.
C
As gotas de água não serão nem atraídas nem repelidas pelo bastão, pois moléculas polares sofrem apenas rotações, e não forças resultantes.
D
As gotas de água podem ser atraídas ou repelidas pelo bastão, dependendo de suas cargas ao deixarem a torneira.
E
As gotas de água não serão nem atraídas nem repelidas pelo bastão, pois o atrito de vidro com lã não gera cargas elétricas.

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Gabarito: B

1. O bastão fica carregado. Vidro atritado com lã eletriza-se (fica positivo, e a lã negativa). Logo, a opção E está errada.

2. A gota é neutra, mas polarizável. As moléculas de água são dipolos: perto do bastão elas giram e voltam para ele o polo de sinal oposto ao da carga do bastão (se o bastão é positivo, o lado do oxigênio, negativo; se fosse negativo, os hidrogênios, positivos).

3. Por que sobra atração. O polo oposto fica mais perto do bastão do que o polo de mesmo sinal. Como a força elétrica diminui com a distância, a atração sobre o polo próximo vence a repulsão sobre o polo distante: a força resultante aponta para o bastão. Isso vale para bastão positivo ou negativo.

Resposta: B.

Por que as outras atraem: C esquece que o campo do bastão não é uniforme (num campo uniforme haveria só rotação); D supõe gotas carregadas, mas elas saem neutras da torneira.

Dica: corpo carregado sempre atrai corpo neutro (por polarização ou indução), qualquer que seja o sinal da carga.

Questão 5 · PISM 2018 · Módulo III (3º ano) · Questão 23fácil

Em relação a capacitores e dielétricos, avalie as seguintes sentenças e assinale a CORRETA:

A
O Cobre é um excelente condutor. Por isso, é muito utilizado como meio dielétrico em capacitores.
B
O acúmulo de cargas na superfície do dielétrico não depende da permissividade do meio. Apenas a tensão aplicada nos terminais irá determinar a densidade de carga acumulada.
C
A capacitância de um capacitor é diretamente proporcional à razão entre a tensão aplicada e a permissividade do meio.
D
Em um capacitor ideal, toda carga flui pelo dielétrico sem que a corrente sofra alterações.
E
As densidades de cargas em ambas as placas do capacitor são iguais, em módulo, mas de sinais contrários.

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Gabarito: E

Num capacitor, a fonte retira elétrons de uma placa e os coloca na outra: uma fica com carga +Q e a outra com −Q. Como as placas têm a mesma área, as densidades superficiais de carga são iguais em módulo e de sinais contrários (+σ e −σ).

Por que as outras estão erradas:

A) o dielétrico precisa ser isolante; o cobre é condutor e curto-circuitaria as placas.
B) a carga acumulada depende da capacitância, que depende da permissividade: Q = C·U, com C = εA/d.
C) a capacitância C = εA/d não depende da tensão aplicada; é proporcional à permissividade, não à razão tensão/permissividade.
D) num capacitor ideal não passa carga pelo dielétrico; se passasse, ele não acumularia carga.

Resposta: E

Dica: guarde C = εA/d (geometria e meio) e Q = C·U; as placas sempre têm cargas +Q e −Q.

Questão 6 · PISM 2017 · Módulo III (3º ano) · Questão 22média

Em uma experiência realizada em sala de aula, o professor de Física usou três esferas metálicas, idênticas e numeradas de 1 a 3, suspensas por fios isolantes em três arranjos diferentes, como mostra a figura abaixo:

Marta: As esferas 1 e 2 podem estar eletrizadas positivamente.

Assinale a alternativa que apresenta os alunos que fizeram comentários corretos com relação aos fenômenos observados:

A
somente João e Maria.
B
somente João e Letícia.
C
somente Joaquim e Marta.
D
somente João, Letícia e Marcos.
E
somente Letícia e Maria.

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Gabarito: B

Lembre: cargas de mesmo sinal se repelem, cargas opostas se atraem, e um corpo carregado também atrai um corpo neutro (por indução).

1. Esfera 1: foi repelida pela 3, que é negativa. Repulsão só acontece entre cargas de mesmo sinal: a 1 é negativa.

2. Esfera 2: é atraída pela 1 e pela 3, ambas negativas. Pode ser positiva ou neutra (atraída por indução), mas não negativa.

Comentários:

João (1 negativa, 2 positiva): possível.
Maria (1 positiva): impossível, pois a 1 seria atraída pela 3.
Letícia (1 negativa, 2 neutra): possível.
Joaquim e Marcos (1 neutra): impossível, pois uma esfera neutra seria atraída pela 3, não repelida.
Marta (1 positiva): impossível.

Resposta: B (João e Letícia).

Dica: repulsão prova que há carga de mesmo sinal; atração não prova carga oposta, porque pode ser indução em um corpo neutro.