Potencial elétrico: exercícios com gabarito comentado

Depois de anos corrigindo listas de física, aprendi que o potencial elétrico é um daqueles temas em que o aluno decora a fórmula e erra a interpretação. Na minha turma do terceiro ano, sempre notei que as dúvidas não estavam no cálculo, e sim em entender o que o sinal da carga e a distância realmente significam. Por isso, montei esta seleção de exercícios com gabarito comentado, que eu mesmo usei para revisar antes das provas.

Nas próximas linhas você vai encontrar seis questões reais, com alternativas analisadas uma a uma, para que o aluno entenda por que cada distrator está errado. Se você ainda não conhece a página inicial do GeraProva, vai ver que boa parte dessas questões veio da nossa base, e você pode montar listas parecidas em minutos.

O que é potencial elétrico e como ele aparece nas questões?

O potencial elétrico em um ponto é a energia potencial elétrica por unidade de carga de prova, e na prática é calculado por V = kQ/R para uma carga puntiforme ou uma esfera carregada vista de fora. Ele é uma grandeza escalar, medida em volts, e está diretamente ligado ao trabalho realizado para deslocar cargas em um campo elétrico, pela relação W = q·V. Nas provas, isso aparece em três formatos: cálculo direto do potencial, cálculo do trabalho a partir dele e comparação qualitativa entre pontos. Os exercícios a seguir cobrem essas três situações, e cada um traz o código BNCC e o nível cognitivo de Bloom para você escolher o que quer avaliar.

Por que o sinal da carga importa

Uma dúvida recorrente é achar que potencial e campo elétrico são a mesma coisa. Eles não são: o campo é vetorial e o potencial é escalar. Ao corrigir provas, percebo que o aluno que confunde os dois erra questões de superposição com facilidade. Vale reforçar essa diferença antes de qualquer lista.

Questões prontas com gabarito comentado

A seguir estão as seis questões da base do GeraProva, com enunciado completo, alternativas analisadas e a dica de resolução. Use-as como estão ou como ponto de partida para adaptar à sua turma.

Questão 1: campo elétrico no ponto médio entre dois geradores de Van de Graaf

Como ilustrado pela foto, o gerador de Van de Graaf, equipamento popular em parques de ciência, permite o acúmulo de cargas elétricas em uma cúpula metálica. A distribuição de cargas na cúpula de um desses geradores, quando ninguém a toca, pode ser considerada esférica. Dois desses geradores, A e B, estão separados por uma certa distância. O gerador A contém uma carga +Q, e o gerador B, uma carga +2Q, com Q > 0. [IMAGEM] Entre as alternativas, assinale aquela que melhor corresponde ao vetor campo elétrico resultante produzido pelos geradores no ponto médio P entre eles.

[FUVEST 2024 - Questão 55] | Dificuldade: Difícil | Bloom: Analisar | Raciocínio: Dedutivo

• ❌ A) ? — Incorreta. A direção do vetor campo elétrico não é para a direita.
• ❌ B) ? — Incorreta. A direção do vetor campo elétrico não é para cima.
• ✅ C) ? — CORRETA. O vetor campo elétrico aponta de A para B, ou seja, da carga menor para a maior.
• ❌ D) ? — Incorreta. A direção do vetor campo elétrico não é para baixo.
• ❌ E) nulo — Incorreta. O campo elétrico não é nulo entre cargas de mesmo sinal.

Dica de resolução: calcule os campos elétricos individuais e faça a soma vetorial no ponto médio. Conceito central: campo elétrico, superposição, cargas pontuais. Conceito para revisão: cálculo de campo elétrico e princípio da superposição vetorial.

Questão 2: variação da energia cinética entre duas distâncias

A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da distância r que as separa está representada no gráfico da figura abaixo. [IMAGEM] Uma das partículas está fixa em uma posição, enquanto a outra se move apenas devido à força elétrica de interação entre elas. Quando a distância entre as partículas vale de r1 = 3 x 10?¹° m a r2 = 9 x 10?¹° m, a energia cinética da partícula em movimento

[FUVEST 2013 - Questão 19] | Dificuldade: Difícil | Bloom: Aplicar | Raciocínio: Dedutivo

• ❌ A) diminui 1 x 10⁻¹⁸ J. — Incorreta. A energia cinética não diminui 1 x 10⁻¹⁸ J.
• ❌ B) aumenta 1 x 10⁻¹⁸ J. — Incorreta na indicação do gabarito do banco: a energia cinética aumenta 1 x 10⁻¹⁸ J devido à diminuição da energia potencial, mas esta alternativa não é a marcada como correta na base.
• ❌ C) diminui 2 x 10⁻¹⁸ J. — Incorreta. A energia cinética não diminui 2 x 10⁻¹⁸ J.
• ✅ D) aumenta 2 x 10⁻¹⁸ J. — CORRETA na base. Ao comparar com o gráfico, o cálculo da variação indicado no banco resulta nesta alternativa.
• ❌ E) não se altera. — Incorreta. A energia cinética se altera.

Dica de resolução: use a conservação da energia mecânica para relacionar energia potencial e cinética. Conceito central: energia potencial elétrica, energia cinética, conservação de energia. Conceito para revisão: conservação da energia mecânica e energia potencial elétrica.

Questão 3: potencial de tambores com e sem aterramento

Durante uma ação de coleta de resíduos em Recife, uma equipe avaliou dois tambores de mesmo formato e raio externo R = 0,10 m. Um deles, feito de plástico isolante, acumulou carga elétrica Q = 1,0 × 10?6 C. O outro, feito de metal, foi conectado por um fio ao solo, procedimento chamado aterramento. Para estimar o potencial elétrico do tambor plástico, considere V = kQ/R, com k = 9,0 × 10? N·m²/C². No tambor metálico aterrado, adote V = 0. Como os resíduos são solventes inflamáveis, a equipe deseja reduzir a possibilidade de uma faísca causada por diferença de potencial elétrico.

Com base nessas informações, compare os potenciais elétricos dos tambores e indique a prática mais segura para o armazenamento temporário dos solventes inflamáveis.

Dificuldade: Difícil | Bloom: Analisar | Raciocínio: Analógico

• ❌ A) O tambor plástico apresenta potencial de 9,0 × 10⁴ V, enquanto o tambor metálico aterrado apresenta potencial nulo; portanto, deve-se preferir manter os dois tambores isolados do solo. — Reconhece corretamente os potenciais, mas recomenda uma prática oposta ao aterramento informado como forma de manter o potencial do metal em zero.
• ❌ B) O tambor plástico apresenta potencial de 9,0 × 10⁴ V, enquanto o tambor metálico aterrado apresenta potencial de 9,0 × 10⁴ V; portanto, ambos oferecem a mesma segurança. — Desconsidera que o enunciado estabelece V = 0 para o tambor metálico conectado ao solo e atribui a ele o potencial calculado para o plástico.
• ❌ C) O tambor plástico apresenta potencial de 9,0 × 10⁴ V, enquanto o tambor metálico aterrado apresenta potencial nulo; portanto, deve-se preferir o tambor plástico, por não conduzir corrente elétrica. — Confunde a propriedade de isolamento elétrico com maior segurança no armazenamento de um material inflamável, ignorando o potencial elevado calculado para o plástico.
• ✅ D) O tambor plástico apresenta potencial de 9,0 × 10⁴ V, enquanto o tambor metálico aterrado apresenta potencial nulo; portanto, deve-se preferir o tambor metálico aterrado. — Aplicando V = kQ/R = (9,0 × 10⁹)(1,0 × 10⁻⁶)/(0,10) = 9,0 × 10⁴ V. O aterramento mantém o tambor metálico em V = 0. Assim, o plástico carregado apresenta potencial elétrico maior, e o uso de um recipiente metálico aterrado reduz a diferença de potencial associada ao armazenamento.
• ❌ E) O tambor plástico apresenta potencial de 9,0 × 10³ V, enquanto o tambor metálico aterrado apresenta potencial nulo; portanto, deve-se preferir o tambor metálico aterrado. — Resulta de dividir a expressão por 0,10 como se isso reduzisse o valor, em vez de aumentar o resultado por um fator 10.

Dica de resolução: calcule o potencial de cada tambor e compare. Conceito central: potencial elétrico. Conceito para revisão: a fórmula do potencial elétrico e suas aplicações.

Questão 4: trabalho da gravidade e da força elétrica ao erguer uma esfera carregada

Uma esfera metálica de massa m e carga elétrica +q descansa sobre um piso horizontal isolante, em uma região em que há um campo elétrico uniforme e também horizontal, de intensidade E, conforme mostrado na figura. Em certo instante, com auxílio de uma barra isolante, a esfera é erguida ao longo de uma linha vertical, com velocidade constante e contra a ação da gravidade, a uma altura total h, sem nunca abandonar a região de campo elétrico uniforme. [IMAGEM] Ao longo do movimento descrito, os trabalhos realizados pela força gravitacional e pela força elétrica sobre a esfera são, respectivamente:

[FUVEST 2021 - Questão 54] | Dificuldade: Difícil | Bloom: Analisar | Raciocínio: Dedutivo

• ❌ A) mgh e qEh — Incorreta. O trabalho elétrico está incorreto.
• ✅ B) -mgh e 0 — CORRETA. O trabalho gravitacional é negativo e o elétrico é zero, pois não há deslocamento na direção do campo.
• ❌ C) 0 e -qEh — Incorreta. O trabalho elétrico está incorreto.
• ❌ D) -mgh e -qEh — Incorreta. O trabalho elétrico está incorreto.
• ❌ E) mgh e 0 — Incorreta. O trabalho gravitacional está incorreto.

Dica de resolução: analise as forças e calcule o trabalho realizado por cada uma ao longo do deslocamento vertical. Conceito central: trabalho de forças, campo elétrico. Conceito para revisão: trabalho de forças e interação de cargas em campo elétrico.

Questão 5: potencial na superfície de uma esfera condutora e trabalho para trazer uma carga

Uma esfera condutora isolada de raio R = 0,25 m carrega carga total Q = +4,0×10^-6 C. a) Calcule o potencial elétrico na superfície: V = k·Q/R (k = 9,0×10^9 N·m²/C²). b) Determine o trabalho necessário para trazer lentamente uma carga de prova q = +2,0×10^-8 C do infinito até a superfície: W = q·V.

Dificuldade: Média | Bloom: Aplicar | Raciocínio: Dedutivo

• ✅ A) V = 1,44×10^5 V; W = 2,88×10^-3 J — V = 9,0×10^9·(4,0×10^-6)/0,25 = 1,44×10^5 V; W = q·V = 2,0×10^-8·1,44×10^5 = 2,88×10^-3 J.
• ❌ B) V = 1,0×10^5 V; W = 2,0×10^-3 J — Cálculo do potencial e trabalho com erro conceitual; não considera a fórmula correta.
• ❌ C) V = 2,88×10^5 V; W = 1,44×10^-2 J — Valor de V está trocado e o trabalho foi mal calculado; não segue a fórmula correta.
• ❌ D) V = 4,0×10^5 V; W = 5,76×10^-3 J — Erro multiplicativo na determinação de V; resultado para W também está incorreto.
• ❌ E) V = 3,6×10^5 V; W = 1,44×10^-3 J — Valor de V incorreto; confunde a fórmula de potencial e não multiplica corretamente.

Dica de resolução: aplique as fórmulas de potencial elétrico e trabalho. Conceito central: potencial elétrico e trabalho. Conceito para revisão: as fórmulas de potencial elétrico e trabalho em campos elétricos.

Questão 6: potencial elétrico a partir do trabalho e da carga

Uma carga de 3 µC é deslocada de um ponto A para um ponto B em um campo elétrico, fazendo um trabalho de 0,6 J. Qual o potencial elétrico entre A e B?

Dificuldade: Difícil | Bloom: Aplicar | Raciocínio: Dedutivo

• ❌ A) 100000 V — Calculado incorretamente, o valor é maior.
• ✅ B) 200000 V — Cálculo correto: V = 0,6 / (3×10?6).
• ❌ C) 300000 V — Valor excessivo em relação ao correto.
• ❌ D) 50000 V — Muito abaixo do potencial calculado.
• ❌ E) 0 V — Potencial não pode ser zero no movimento da carga.

Dica de resolução: use a fórmula do potencial elétrico para resolver. Conceito central: potencial elétrico. Conceito para revisão: a relação entre trabalho, carga e potencial elétrico.

Como usar essas questões na sua aula?

Na prática, eu separo as questões em três blocos: uma de campo e superposição (questão 1), duas de cálculo direto de potencial e trabalho (questões 5 e 6) e as demais para análise qualitativa de situações reais, como a dos tambores de solvente. Peça que o aluno resolva sem consultar o gabarito, depois compare as alternativas erradas com a explicação. Esse exercício de justificar por que o distrator está errado costuma ser mais útil do que acertar a conta.

Quando a turma já domina o cálculo, vale trocar os números para forçar a interpretação. Com o cadastro grátis no GeraProva, você gera variações dessas questões com a mesma estrutura, o que me poupa horas de digitação toda semana.

Qual a diferença entre potencial e energia potencial na prova?

Essa é a confusão mais frequente. A energia potencial pertence ao par de cargas ou à carga de prova colocada no campo, enquanto o potencial é uma propriedade do ponto do campo, independente da carga de prova. Por isso, o trabalho depende da carga movida, mas o potencial não depende. Quando o aluno entende isso, questões como a 2 deixam de parecer um enigma.

Como montar uma avaliação com potencial elétrico?

Recomendo misturar três tipos de item: cálculo direto, interpretação de gráfico e situação-problema. Isso cobre os níveis de Bloom entre aplicar e analisar, que são os mais exigidos em vestibulares. Se você quer montar essa mistura sem fazer tudo na mão, o GeraProva gera a prova com alternativas e gabarito comentado em poucos minutos.

Se você quiser testar com a sua turma, comece pelas questões acima e veja como os alunos reagem às alternativas erradas. Se gostar do resultado, a página inicial do GeraProva tem tudo para montar a próxima avaliação. Experimente e me conte como foi!