Eletrostática: exercícios resolvidos com gabarito comentado

Quando comecei a dar aulas de física, a eletrostática era o assunto em que mais via meus alunos travarem. Eles decoravam que cargas opostas se atraem, mas na hora de explicar por que um pedaço de papel gruda numa régua de plástico, quase ninguém sabia dizer. Foi aí que passei a levar para a sala experimentos simples e, depois, questões bem construídas.

Neste texto, reúno seis exercícios reais de eletrostática com gabarito comentado, do jeito que costumo trabalhá-los com minhas turmas. Você vai ver cada alternativa analisada, o motivo de cada erro e as dicas que uso para destravar a resolução. No fim, mostro como o GeraProva entrega esses dados pedagógicos prontos para o professor.

O que é eletrização por atrito e como ela aparece nos exercícios?

A eletrização por atrito acontece quando dois corpos diferentes são friccionados e transferem elétrons entre si, ficando um com excesso e outro com falta de elétrons. Na prática escolar, esfregar uma régua de plástico em um tecido seco é o exemplo clássico. Após o atrito, a régua fica com carga líquida e passa a atrair pequenos objetos leves, como tiras de papel de seda. Esse é o ponto de partida para quase todas as questões introdutórias do tema. Quando o aluno entende que o atrito gera carga e que o efeito observado é consequência dessa carga, ele consegue analisar qualquer alternativa com mais segurança. Em turmas do ensino fundamental e médio, costumo montar esse experimento antes de qualquer fórmula, porque o estranhamento visual cria a pergunta que a teoria responde.

Questão 1: Eletrização por atrito e polarização

Em um dia seco, um estudante esfrega uma régua plástica em um tecido e depois a aproxima de pequenos pedaços de papel espalhados sobre a mesa. Mesmo sem tocar nos papéis, alguns deles se movem e ficam presos à régua por alguns segundos.

Que processo eletrostático explica o movimento dos pedaços de papel em direção à régua?

• ✅ A) A régua fica eletrizada por atrito e polariza os pedaços de papel neutros, produzindo atração eletrostática suficiente para movê-los e mantê-los aderidos por algum tempo. — Responde corretamente ao fenômeno descrito: a régua se eletriza por atrito e induz separação de cargas no papel neutro, gerando atração sem necessidade de contato.
• ❌ B) Os pedaços de papel ganham a mesma carga da régua ao serem aproximados e, por isso, são puxados em sua direção até ficarem presos. — O aluno troca o mecanismo de polarização por transferência direta de carga. No caso descrito, não há contato, então o papel não recebe a mesma carga da régua.
• ❌ C) A régua descarrega os papéis por indução, anulando as cargas internas deles e fazendo com que sejam repelidos para a região próxima à mesa. — O aluno generaliza indevidamente a ideia de indução e ainda inverte o efeito: no caso, a polarização gera atração, não repulsão nem descarga do papel.
• ❌ D) A régua cria uma corrente elétrica no ar seco, e essa corrente arrasta os pedaços de papel até a sua superfície. — O erro é confundir eletrização estática com corrente elétrica. O fenômeno não depende de corrente no ar, mas de atração eletrostática por polarização.
• ❌ E) Como o papel é mais leve que a régua, ele sobe em direção a ela por efeito da gravidade e permanece preso por alguns segundos. — O aluno atribui o movimento ao peso e à leveza dos corpos, ignorando que o deslocamento ocorre por força elétrica, não por gravidade.

Dica de resolução: pense no que ocorre sem contato: a polarização atrai o papel neutro. Conceito central: eletrização por atrito e polarização. Conceito para revisão: indução eletrostática em corpos neutros. A questão cobra aplicação do conceito a uma situação nova, por isso aparece no nível Aplicação de Bloom e se conecta à habilidade EM13CNT204.

Questão 2: Eletrização e atração eletrostática na tela do monitor

Em uma sala de informática, os alunos perceberam que a poeira se acumulava mais na tela de um monitor antigo. A professora explicou que, depois de ser limpa com pano seco, a tela parecia atrair pequenos fiapos de papel que estavam sobre a mesa.

A situação descrita evidencia que a tela do monitor ficou com que tipo de comportamento elétrico?

• ❌ A) A tela ficou mais aquecida e, por isso, passou a puxar os fiapos de papel para perto dela. — O aluno confunde aquecimento com eletrização. O calor pode ter ocorrido na limpeza, mas não explica a atração dos fiapos; a causa correta é o acúmulo de cargas.
• ✅ B) A tela passou a ficar eletrizada, com cargas elétricas acumuladas, e por isso atraiu os fiapos de papel. — Resposta conceitualmente correta. O texto descreve que, após a limpeza, a tela passou a atrair materiais leves, o que indica acúmulo de cargas elétricas na superfície.
• ❌ C) A tela ficou carregada de umidade e por isso passou a grudar os fiapos de papel sobre sua superfície. — O aluno generaliza a ideia de superfície grudenta, mas o enunciado fala de tela limpa com pano seco. Umidade não é a explicação do fenômeno descrito.
• ❌ D) A tela aumentou sua capacidade de sugar a poeira do ambiente depois de ser limpa com pano seco. — O aluno recorre a uma explicação de senso comum, mas inexistente cientificamente. A tela não 'suga' poeira; a atração ocorre por cargas elétricas acumuladas.
• ❌ E) A tela ficou magnetizada e começou a atrair os fiapos de papel como se fosse um ímã. — O aluno troca eletrização por magnetismo. Monitor eletrizado não vira ímã, e papel não é atraído por magnetização nesse contexto.

Dica de resolução: observe o efeito de atrair papéis leves após a limpeza. Conceito central: eletrização e atração eletrostática. Conceito para revisão: cargas elétricas acumuladas na superfície. Esta questão é boa para o raciocínio dedutivo: o aluno precisa ligar o efeito observado à causa elétrica, descartando explicações do senso comum.

Questão 3: Polarização elétrica do papel diante do balão

Em uma atividade de laboratório, um grupo esfrega um balão de borracha em um tecido e o aproxima, sem encostá-lo, de pequenos pedaços de papel inicialmente neutros. Os pedaços de papel se deslocam em direção ao balão. Após o afastamento do balão, os papéis deixam de apresentar esse deslocamento. Não houve contato entre o balão e os papéis durante a atividade.

Com base nessa observação, qual conceito explica a atração dos pedaços de papel pelo balão?

• ❌ A) A atração entre cargas opostas já presentes no papel. — Essa alternativa pressupõe que o papel já possuía carga líquida de sinal oposto ao do balão. Porém, o texto informa que os papéis eram inicialmente neutros e não permite concluir que tenham adquirido carga líquida.
• ❌ B) O contato elétrico entre o balão e o papel, que transfere cargas. — O texto informa explicitamente que não houve contato. Portanto, não é possível atribuir o fenômeno à transferência de cargas por contato; além disso, a atração ocorreu mesmo sem encostar os corpos.
• ❌ C) A repulsão entre cargas de mesmo sinal no balão e no papel. — A repulsão entre cargas de mesmo sinal produziria afastamento, e não o deslocamento dos papéis em direção ao balão. Essa interpretação também não explica a atração de um papel inicialmente neutro.
• ❌ D) A ausência de interação elétrica entre o balão e o papel. — Se não houvesse interação elétrica, o campo produzido pelo balão não poderia provocar o deslocamento observado. A movimentação dos papéis evidencia a existência de força elétrica entre os corpos.
• ✅ E) A polarização elétrica do papel, com cargas opostas mais próximas do balão. — O balão eletrizado produz um campo elétrico que reorganiza temporariamente as cargas no papel neutro. As cargas de sinal oposto ao do balão ficam, em média, mais próximas dele, enquanto as cargas de mesmo sinal ficam mais distantes. Como a força elétrica é maior para menores distâncias, a atração da região próxima supera a repulsão da região afastada. Assim, o papel é atraído sem que seja necessário concluir que ele tenha carga líquida ou que o balão e o papel tenham cargas opostas inicialmente.

Dica de resolução: considere as propriedades das cargas elétricas. Conceito central: cargas elétricas. Conceito para revisão: propriedades das cargas elétricas e suas interações. Aqui o indutivo aparece bem: o aluno parte da observação do experimento e chega à polarização, que é justamente o ponto em que mais erram.

Questão 4: Cargas elétricas e segurança com eletrônicos

Um professor apresenta um experimento com uma esfera carregada que atrai pequenos pedaços de papel. Discuta a importância do entendimento sobre cargas elétricas na prevenção de acidentes envolvendo materiais eletrônicos.

• ❌ A) Não é importante, todos já conhecem. — Todo conhecimento é relevante, mesmo que pareça óbvio.
• ❌ B) Importante para entender apenas fenômenos naturais. — A eletrostática também impacta a tecnologia.
• ✅ C) Importante para evitar danos em eletrônicos. — Conhecimento ajuda na proteção de equipamentos.
• ❌ D) Relevante apenas em laboratórios. — É importante em diversos ambientes.
• ❌ E) Essencial apenas para físicos. — Todo cidadão deve ter esse entendimento.

Dica de resolução: relacione o experimento com situações do cotidiano. Conceito central: cargas elétricas. Conceito para revisão: eletricidade e segurança com eletrônicos. Esta questão é de criação e ótima para discussão em grupo, porque leva o aluno da física para o dia a dia.

Questão 5: Ação que gera eletrização na régua

Numa aula de artes, os alunos usaram tiras de papel de seda, uma régua de plástico e pedaços de tecido. Depois de esfregar a régua no tecido, eles perceberam que os pedaços de papel eram atraídos pela régua.

Qual ação ajuda a repetir o fenômeno observado e mostra que a régua ficou eletrizada?

• ❌ A) Molhar a régua de plástico antes de encostá-la nos papéis pode aumentar a atração e repetir o fenômeno observado. — O aluno troca eletrização por um efeito ligado à umidade. Molhar a régua não é a ação que produz eletrização por atrito; a água ainda pode dificultar a permanência da carga.
• ❌ B) A régua atrai os papéis porque os pedaços leves são puxados naturalmente por qualquer objeto de plástico. — O aluno generaliza sem considerar a condição específica do experimento. Nem todo objeto de plástico atrai papéis; isso ocorre quando há eletrização, e não por ser plástico apenas.
• ✅ C) Esfregar a régua de plástico em um tecido seco pode fazê-la ficar eletrizada e atrair os pedaços leves de papel. — Corresponde ao fenômeno de eletrização por atrito: o atrito entre a régua de plástico e o tecido seco pode gerar carga elétrica e permitir a atração de objetos leves.
• ❌ D) Encostar a régua nos pedaços de papel sem esfregá-la no tecido já faz com que ela fique eletrizada. — O aluno confunde o resultado com a causa. A atração dos papéis pode ocorrer depois da eletrização, mas encostar na folha não é o que eletriza a régua.
• ❌ E) Esfregar a régua em um tecido molhado pode repetir o fenômeno, porque a água facilita a eletrização. — O aluno aplica uma ideia inadequada ao contexto. A umidade tende a dificultar o acúmulo de cargas, então o tecido molhado não é a condição ideal para observar a eletrização por atrito.

Dica de resolução: procure a ação que gera carga elétrica por atrito. Conceito central: eletrização por atrito. Conceito para revisão: atração de objetos leves por corpo eletrizado. É uma questão de aplicação simples, muito útil para diagnosticar se o aluno associou o experimento ao conceito.

Como resolver problemas de campo elétrico sem se perder nas potências de dez?

O campo elétrico é o ponto em que a eletrostática deixa de ser qualitativa e vira cálculo, e é aí que muitos alunos travam nas potências de dez. A fórmula é direta: para uma carga puntiforme, o módulo do campo é E = kQ/r², com k = 9,0 × 10⁹ N·m²/C². O erro mais comum é esquecer de elevar a distância ao quadrado ou tratar 10⁻² como 10², trocando a ordem de grandeza do resultado. Em turmas que acompanho, a estratégia que funciona é pedir que o aluno escreva r² separadamente antes de dividir, e só depois compare o resultado com o valor de referência. A comparação é importante porque transforma um número abstrato em uma decisão sobre risco, como saber se o ar vai sofrer ruptura dielétrica.

Questão 6: Campo elétrico do balão e risco de centelha

Em uma atividade de segurança eletrostática, estudantes analisam um balão plástico eletrizado próximo a uma pequena esfera metálica de teste. A carga elétrica do balão é Q = 5,0 × 10⁻⁷ C, e a distância entre o centro do balão e a esfera é r = 2,0 × 10⁻² m. Considere a constante eletrostática k = 9,0 × 10⁹ N·m²/C². Em determinada condição de umidade e pressão, o ar pode sofrer ruptura dielétrica quando o módulo do campo elétrico atinge aproximadamente 3,0 × 10⁶ V/m. A ruptura pode produzir uma centelha, especialmente se houver material inflamável nas proximidades.

Com base nos dados do texto, calcule o módulo do campo elétrico produzido pelo balão na posição da esfera e avalie a possibilidade de ocorrer uma centelha no ar entre eles.

• ❌ A) O campo elétrico é aproximadamente 4,5 × 10³ V/m, valor inferior à rigidez dielétrica indicada; portanto, não pode ocorrer centelha. — O erro consiste em calcular kQ e não dividir esse resultado por r². O valor 4,5 × 10³ corresponde apenas ao produto kQ, não ao campo elétrico na posição da esfera.
• ❌ B) O campo elétrico é aproximadamente 1,1 × 10⁵ V/m, valor inferior à rigidez dielétrica indicada; portanto, não pode ocorrer centelha. — O erro consiste em tratar a distância de 2,0 × 10⁻² m como 2,0 × 10² m ao elevar a grandeza ao quadrado, produzindo um denominador excessivamente grande e reduzindo indevidamente o campo calculado.
• ✅ C) O campo elétrico é aproximadamente 1,1 × 10⁷ V/m, valor superior à rigidez dielétrica indicada; portanto, pode ocorrer ruptura do ar e formação de uma centelha. — O módulo do campo elétrico produzido por uma carga puntiforme é E = kQ/r². Como r² = (2,0 × 10⁻² m)² = 4,0 × 10⁻⁴ m², resulta E = (9,0 × 10⁹)(5,0 × 10⁻⁷)/(4,0 × 10⁻⁴) = 1,125 × 10⁷ V/m, aproximadamente 1,1 × 10⁷ V/m. Esse valor é maior que 3,0 × 10⁶ V/m, de modo que o campo pode superar a capacidade de isolamento do ar e provocar uma centelha. A ocorrência efetiva também depende das condições locais, mas há possibilidade física de ruptura dielétrica.
• ❌ D) O campo elétrico é aproximadamente 2,3 × 10⁵ V/m, valor inferior à rigidez dielétrica indicada; portanto, não pode ocorrer centelha. — O erro consiste em calcular o potencial elétrico, kQ/r, e apresentá-lo como se fosse o campo elétrico. Além disso, a comparação entre potencial e rigidez dielétrica, que é expressa em V/m, é inadequada.
• ❌ E) O campo elétrico é aproximadamente 2,8 × 10⁶ V/m, valor inferior à rigidez dielétrica indicada; portanto, não pode ocorrer centelha. — O erro consiste em usar a distância r, em vez de seu quadrado r², no denominador: (9,0 × 10⁹ × 5,0 × 10⁻⁷)/(2,0 × 10⁻²) produz aproximadamente 2,25 × 10⁸ V/m, e não o valor indicado. O distrator representa uma aplicação incorreta da dependência espacial do campo.

Dica de resolução: calcule o campo elétrico e compare com a rigidez dielétrica do ar. Conceito central: campo elétrico. Conceito para revisão: fórmula do campo elétrico e rigidez dielétrica do ar. Esta é a questão mais completa do conjunto, porque junta cálculo, interpretação e avaliação de risco, alinhada à habilidade EM13CNT306.

Quantas questões de eletrostática usar em uma avaliação?

Na minha experiência, uma avaliação curta de eletrostática funciona bem com cinco a oito questões: duas ou três conceituais, uma de experimento e uma ou duas de cálculo. Isso cobre eletrização, polarização e campo elétrico sem cansar a turma. Quando monto a prova, distribuo os níveis de Bloom de forma equilibrada, misturando compreensão e aplicação, e deixo a questão de criação para discussão em sala. Com o GeraProva, esse equilíbrio sai pronto: você escolhe o tema, a etapa e o número de questões, e a plataforma já devolve as alternativas com a justificativa de cada distrator.

Vale a pena usar IA para montar exercícios de física?

Vale, desde que você revise o conteúdo. Montar seis questões bem construídas com gabarito comentado leva horas se você fizer do zero. Com uma ferramenta que gera o rascunho e já indica a habilidade da BNCC e o nível cognitivo, você ganha tempo para o que importa, que é pensar a aula e acompanhar os alunos. Eu uso a IA como ponto de partida e reviso cada alternativa antes de aplicar.

Se você quer testar isso na sua rotina, crie sua conta grátis em cadastro grátis e gere uma primeira prova de eletrostática. Revise as questões, ajuste o que for preciso e veja se economiza tempo na próxima semana de planejamento.