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Eletricidade: Como cai na prova

Questões

1.(FMHJ 2014) O cobalto é um elemento químico muito utilizado na medicina, principalmente em radioterapia. Seu número atômico é 27 e cada elétron tem carga elétrica de –1,6 . 10Screenshot_66 C. A carga elétrica total dos elétrons de um átomo de cobalto é, em valor absoluto e em C, igual a:

a) 4,32 . 10Screenshot_63

b) 4,32 . 10Screenshot_64

c) 1,68 . 10Screenshot_66

d) 4,32 . 10Screenshot_66

e) 1,68 . 10Screenshot_64

 

2.(Uninove Medicina 2014) De acordo com a segunda lei de Ohm, a resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à área de sua seção transversal. Sendo R a resistência elétrica de um fo de cobre com comprimento L e área de seção transversal A, a resistência elétrica de outro fo de cobre com comprimento 2L e área de secção transversal 2A será:

a) R/4

b) R/2

c) 4R

d) 2R

e) R

 

3. (Fuvest 2014) A curva característica de uma lâmpada do tipo led (diodo emissor de luz) é mostrada no gráfico abaixo. Essa lâmpada e um resistor de resistência R estão ligados em série a uma bateria de 4,5 V, como representado na figura ao lado. Nessa condição, a tensão na lâmpada é 2,5 V.

Screenshot_68

a) Qual é o valor da corrente Screenshot_69 no resistor?

b) Determine o valor da resistência R.

c) A bateria de 4,5 V é substituída por outra de 3 V, que fornece 60 mW de potência ao circuito, sem que sejam trocados a lâmpada e o resistor. Nessas condições, qual é a potência Screenshot_70 dissipada no resistor?

Note e anote: as resistências internas das baterias devem ser ignoradas.

 

4.(Enem 2014) Um sistema de iluminação foi construído com um circuito de três lâmpadas iguais conectadas a um gerador (G) de tensão constante. Esse gerador possui uma chave que pode ser ligada nas posições A ou B. Screenshot_71

Considerando o funcionamento do circuito dado, a lâmpada 1 brilhará mais quando a chave estiver na posição:

a) B, pois a corrente será maior nesse caso.

b) B, pois a potência total será maior nesse caso.

c) A, pois a resistência equivalente será menor nesse caso.

d) B, pois o gerador fornecerá uma maior tensão nesse caso.

e) A, pois a potência dissipada pelo gerador será menor nesse caso.

 

5. (FGV 2015) Em uma empresa de computação gráfica, os profissionais utilizam notebooks para a execução de seus trabalhos. No intuito de obter melhores imagens, eles conectam os notebooks em monitores de alta definição, os quais consomem 250 W de potência cada um, ligados na rede elétrica de 125 V. Quatro desses monitores ficam ligados 10 horas por dia cada um durante os 25 dias do mês; o quilowatt-hora da distribuidora de energia elétrica custa R$ 0,50, já com os impostos. Os acréscimos na intensidade da corrente elétrica lancada ao recinto de trabalho e na despesa de energia elétrica dessa empresa nesse mês, apenas devido ao uso dos monitores, devem ser, respectivamente, de

a) 4 A e R$ 120,00

b) 4 A e R$ 125,00

c) 8 A e R$ 125,00

d) 8 A e R$ 150,00

e) 10 A e R$ 150,00

 

6. (Unicamp 2015) Quando as fontes de tensão contínua que alimentam os aparelhos elétricos e eletrônicos são desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tensão de U = 0 V. Um estudante interessado em estudar tal fenômeno usa um amperímetro e um relógio para acompanhar o decréscimo da corrente que circula pelo circuito a seguir em função do tempo,

apos a fonte ser desligada em t = 0 s. Usando os valores de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que a diferença de potencial sobre o resistor R = 0,5 kΩ para t = 400 ms e igual a:

a) 6 V

b) 12 V

c) 20 V

d) 40 V

Screenshot_72

 

Resoluções

1. Questão muito fácil. Você tem de fazer uma única multiplicação. O enunciado informa que o número atômico do cobalto e 27.

Esse elemento químico tem, então, 27 elétrons no seu estado fundamental.

Um elétron tem carga e. Então, 27 elétrons tem carga total

Q = 27 . e → Q = 27 . 1,6 . 10 –19 → Q = 43,2 . 10 –19 C → Q = 4,32 . 10 –18 C

Resposta: b

 

2. A questão pede que você domine conceitos. A segunda lei de Ohm pode ser escrita como:  Screenshot_73,

em que p representa o valor da resistividade elétrica do material do fio, L e o comprimento do fio e A, o valor da área de sua seção transversal. O enunciado informa que o comprimento e 2L e a seção transversal tem área 2A. Substituindo esses valores na fórmula de Ohm, o valor da resistência elétrica do fio será:

Screenshot_74

Observe que o valor de p (resistividade do material) e o mesmo, pois o material do fio não foi alterado.

Resposta: e

 

3.

a) O gráfico mostra que, para uma tensão de 2,5 V na lâmpada, a corrente que a percorre tem intensidade i = 0,04 A. Como a lâmpada e o resistor estão associados em série, eles são percorridos pela mesma corrente elétrica. Logo, o valor da corrente elétrica no resistor também será i = 0,04 A.

b) Numa associação em série, o valor da tensão total e a soma das tensões em cada um dos elementos associados, ou seja, a soma da tensão na lâmpada (Screenshot_75 ) com a tensão no resistor (Screenshot_76 ) será igual à tensão total U = 4,5 V. A tensão na lâmpada é Screenshot_75 = 2,5 V. Então, o valor da tensão no resistor e Screenshot_76 = 2,0 V.

Aplicando a primeira lei de Ohm ao resistor, temos

U = R . i → 2,0 = R . 0,04 → R = 50 Ω

c) A potência total no circuito e dada por P = U . i.

Temos P = 60 mW = 60 . 10Screenshot_77W e U = 3,0 V.

Assim, a nova intensidade da corrente elétrica no circuito será:

P = U . i → 60 . 10Screenshot_77 = 3,0 . i → i = 20 . 10 Screenshot_77 A → i = 0,02 A

A potência dissipada no resistor é P = R . i2 → P = 50 . (0,02)²

P = 0,02 W ou P = 20 mW.

Respostas: a) 0,04 A b) 50 Ω c) 20 mW

 

4. Se as lâmpadas são iguais, então sua resistência elétrica e a mesma (R). A intensidade da corrente total Screenshot_79 e da corrente através da lâmpada 1 são dadas por

Screenshot_86

A corrente que passa pela lâmpada 1 tem valor:

Screenshot_80

Ligando a chave na posição B a lâmpada 2 estará ligada em série com a resistência equivalente as lâmpadas 1 e 3. Nesse caso o novo valor da resistência equivalente será:

Screenshot_81

Nessa situação, os novos valores das intensidades da corrente total (Screenshot_82) e da corrente através da lâmpada 1 (Screenshot_83) serão:

Screenshot_84

Mas agora a corrente que passa pela lâmpada 1 vale: Screenshot_85

A lâmpada ira brilhar mais quando o valor da potência dissipada for maior. Podemos comparar esses valores na expressão: P = R . i². Já vimos que a intensidade da corrente na lâmpada 1 e maior com a chave na posição A. Então e nessa situação que ela dissipara maior potência e, portanto, brilhara mais.

Resposta: c

 

5. A potência total dissipada pelo conjunto dos quatro notebooks e P = 4 . 250 → P = 1000 W.

O aumento na intensidade de corrente e dada por P = U . i

P = 1000 = 125 . i → i = 8 A

Para obter a quantidade de energia consumida por eles em kWh, a potência deve ser expressa em kW, ou seja, P = 1000 W = 1 kW.

E o tempo de utilização, em horas: Δt = 10 . 25 = 250 horas.

Da definicao de potência P = ΔE/Δt vem:

ΔE = P . Δt → ΔE = 1 kW . 250 horas → ΔE = 250 kWh

Ao custo de R$ = 0,50/kWh, o custo total C = 250 . 0,50 → C = R$ 125,00

Resposta: c

 

6. A figura correspondente ao instante t = 0,400 s nos mostra que o amperímetro indica o valor da intensidade da corrente elétrica nesse instante : i = 12 mA = 12 . 10Screenshot_77 A.

O enunciado fornece o valor da resistência elétrica do resistor: R = 0,5 kΩ = 500Ω .

Pela primeira lei de Ohm, temos, então,

U = R . i → U = 500 . 12 . 10Screenshot_77 → U = 6 V

Resposta: a

 

Resumo

Eletricidade

CARGA ELÉTRICA É a propriedade física que permite a partículas e corpos interagir com outros corpos por meio de uma força eletromagnética. Partículas portadoras de carga elétrica de mesmo sinal se repelem, enquanto as partículas portadoras de carga elétrica de sinais opostos se atraem. Num sistema eletricamente isolado, a carga elétrica é constante.

PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO Por atrito: dois corpos neutros se atritam e um transfere elétrons para o outro. O corpo neutro que perde elétrons fica com carga positiva. O que ganha, com carga negativa. Por contato: dois corpos, um com carga positiva e outro neutro, são encostados. Ficam ambos com carga positiva. O mesmo vale para um corpo neutro e outro com carga negativa. Por indução: transferência de carga elétrica sem contato entre os corpos. Ao final, ambos apresentam cargas opostas.

FORÇA ELÉTRICA As forças que atuam em duas cargas, Q e q, têm o mesmo módulo, a mesma direção, mas sentidos opostos. O módulo da força de atração ou repulsão entre duas cargas elétricas é calculado pela lei de Coulomb:

Screenshot_87

ELETRODINÂMICA Tensão, voltagem ou diferença de potencial é a medida da capacidade de um gerador de colocar elétrons em movimento ordenado, num circuito. Corrente elétrica é a quantidade de cargas que atravessa uma seção reta de um condutor por determinada unidade de tempo. Resistor é qualquer dispositivo elétrico que ofereça resistência à passagem da corrente e converta energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).

LEIS DE OHM Primeira lei: a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão aplicada. A constante que define a proporção é a medida de resistência do resistor. Segunda lei: a resistência elétrica oferecida por um fio metálico é proporcional a seu comprimento e inversamente proporcional à área de sua seção transversal. Depende, também, da resistividade do material de que é feito o fio. Potência é a quantidade de energia elétrica que um aparelho converte por unidade de tempo.

GERADORES E RECEPTORES A tensão máxima que pode ser fornecida por um gerador é chamada força eletromotriz. Tensão dissipada é a consumida pela resistência interna do gerador. Tensão útil é a diferença entre a tensão máxima e a consumida pela resistência interna do gerador. Num receptor, a tensão útil é chamada força contraeletromotriz.

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