FÍSICA 4 Volume 2 RESOLUÇÕES - EXERCITANDO EM CASA

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1 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 FÍSICA 4 Volume ESOÇÕES - EXECITANDO EM CASA AA D Observemos a fgura: Sendo assm, por BC deve passar uma corrente de: + ' 0,5+ 1 1,5 A F esstênca uvalente no ramo AC : AC + 40 AC 80 Ω Como os ramos estão em paralelo, podemos calcular como: 80 1, 5 AC 10 V Ela mostra que, para uma lâmpada ncandescente acender, um termnal da plha deve estar em contato com a rosca e, o outro, com o pno (base), como ocorre em (1), () e (7). 0. A Pela a e de Ohm, temos: ρ ρ 0 A A Para peças de 4 m lgadas em paralelo, a resstênca uvalente será: 4ρ 4ρ A A ρ 0 4ρ 4ρ + A A A Portanto, esta é a confguração aduada. 0. E O únco crcuto que fecha tanto para a posção I como para a posção II é o crcuto da alternatva (E). 04. D edesenhando o crcuto, temos: 05. C O brlho de uma lâmpada depende da sua potênca. A lâmpada de maor potênca apresenta brlho mas ntenso. Com a chave na posção A, as lâmpadas 1 e fcam lgadas em paralelo e a lâmpada não acende; sendo a resstênca de cada lâmpada, a resstênca uvalente é. A potênca dsspada na lâmpada 1 A (P 1A) é metade da potênca dsspada na assocação (P A ). Se a tensão fornecda pelo gerador é, temos: PA P A. A PA P1 A P 1 A. Com a chave na posção B, as lâmpadas 1 e contnuam em paralelo e em sére com a lâmpada. A resstênca uvalente ( B ), a corrente total (I), a corrente na lâmpada 1 ( 1B ) e a potênca dsspada na lâmpada 1 (P 1B) são: B + B. I. I 1B. P1 B 1 P 1 B. 9 9 Assm: < P > P. A B 1A 1B Assm, a lâmpada 1 brlhará mas quando a chave estver em A. Como pelo fusível deve passar uma corrente de 0,5 A, a corrente ' que deve passar pelo resstor de 60 Ω em paralelo com ele deve ser de: 10 0,5 60 ' ' 1 A 06. B Para maxmzar a potênca de funconamento do sstema, deveremos ter a máxma corrente e a menor resstênca possível, levando em conta que o crcuto do automóvel tem tensão constante. O 1

2 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 tpo de crcuto que possu a menor resstênca é o paralelo para todos os upamentos. ogo, a resposta correta é letra [B]. 07. A Como a dferença de potencal () é a mesma nos três casos, a potênca pode ser calculada pela expressão: P. Assm, a conexão de menor resstênca uvalente é a que dsspa a maor potênca: Como: P > P > P < <. MQ Q M MQ Q M A fgura lustra essas conexões: 08. B 1 a Solução. A questão fo classfcada como de baxa dfculdade, consderando uma solução técnca, racocnando de uma forma prátca, como segue. Ao fechar a chave X, se: a resstênca é muto maor (tendendo a nfnto) que as resstêncas das lâmpadas, o brlho de permanece nalterado; a resstênca é muto puena (tendendo a zero) a lâmpada fca em curto e ela se apaga. Portanto, quando a chave X é fechada o brlho da lâmpada dmnu. a Solução. Vamos, porém, a uma solução algébrca mas elaborada. Seja a resstênca de cada lâmpada. Com a chave aberta, as duas lâmpadas estão em sére e a corrente ( 1 ) através de é: 9 1 (I) Fechando-se a chave, a lâmpada fca em paralelo com o resstor de resstênca e o conjunto em sére com 1. A fgura abaxo ndca essa nova stuação; A nova corrente é: ' 9 9 ( + ). + A tensão entre os pontos A e B do trecho em paralelo é: 9 ( + ) 9 ( ) AB' A corrente através de é : (II). + Comparando (I) e (II), como 0 >, o denomnador da expressão (II) é maor que o denomnador da expressão (I), portanto: < 1. Ou seja, quando a chave X é fechada, o brlho da lâmpada dmnu. 09. C Calculando a corrente total no crcuto: A dferença de potencal no trecho superor, em paralelo, é 1 4 V. Da prmera le de Ohm: ,8 5 A No trecho nferor, também em paralelo, a resstênca uvalente é : Ω A ddp nesse trecho é: 7 (5) 5 V. No resstor de 9 Ω: 9 (5) 45 V. Entre os pontos a e b. ab ab (4, ) (5) (0,8) (5) ab 104 V. A resstênca uvalente desse crcuto é:

3 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 10. B Incalmente, modfquemos o crcuto para melhor vsualzação. luzes que tnham gual brlho e os demas, sob luzes de menor brlho... Notamos que a lâmpada 1 é percorrda pela corrente total (I). Assm, o ator mas bem lumnado é aquele que estver sob essa lâmpada, o que mostra um descudo do examnador na elaboração da questão. AA A Para que o amperímetro faça a letura correta, ele deve ter resstênca nterna nula e ser lgado em sére com o trecho de crcuto onde se quer medr a corrente. Como as lâmpadas são dêntcas, todas têm mesma resstênca. O esquema acma mostra a resstênca uvalente entre as lâmpadas em sére, entre os pontos C e D e entre os pontos B e D. A resstênca uvalente entre os pontos C e D é CD, e entre os pontos B e D é. Analsemos a próxma smplfcação: 0. E O voltímetro deve ser lgado em paralelo com o trecho de crcuto onde se quer medr a tensão elétrca, ou seja, entre os termnas fase e neutro. O amperímetro para medr a corrente total deve ser nstalado no termnal fase ou no termnal neutro. O outro amperímetro para medr a corrente na lâmpada deve ser lgado em sére com ela. 0. A O amperímetro é um nstrumento lgado em sére com os demas elementos do crcuto. Por sso, a sua resstênca nterna deve ser desprezível em relação às demas resstêncas do crcuto, de forma a não alterar sgnfcatvamente a resstênca uvalente desse crcuto, fornecendo letura de erro desprezível. 04. E Observe na fgura 1 que os pontos A e C têm o mesmo potencal, portanto as resstêncas de 1 Ω e 10 Ω estão em curto crcuto. Sendo assm, o crcuto fca reduzdo à fgura. A corrente total (I), ao chegar no ponto B, dvd- -se, ndo metade para cada para cada um dos ramos BD e B D ( I ), pos nos dos ramos a resstênca é. Assm, as TÊS lâmpadas percorrdas por correntes guas são, e 4. Comentáros: 1) As lâmpadas 5, 6, 7 e 8 também são percorrdas por correntes de mesma ntensdade, resultante da dvsão de em partes guas ( CD ), porque os dos ramos entre C e D também apresentam mesma resstênca,. Porém, essas quatro lâmpadas brlham menos. ) Vejamos um trecho do enuncado:...o lumnador devera colocar três atores sob (1) Correta. A corrente elétrca no crcuto vale A. A corrente crculante pode ser calculada: V. I 10 (4 + 1)I I,0A () Errada. A potênca dsspada pelo resstor de 10 Ω é de 10 W. P 0 não há corrente (5) Correta. O rendmento do gerador é de 80 %. P ε.i 10 0W G

4 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 Pdss r.i 1 () 4, 0W P P P W útl G dss P 16 P 0 útl η G 0, 8 80% (7) Correta. A dferença de potencal entre os pontos A e B vale 8 V. V V.I 4 8, 0V AB CB COETAS II. Aplcando a le de Ohm-Poullet: E 4 A A A. Incorreta. A letura do voltímetro ( V) é a ddp entre os pontos A e B. V AB 8 V 16 V. 05. C Quando o fo metálco é lgado como mostrado na segunda fgura, as lâmpadas 1 e entram em curto crcuto, apagando. A lâmpada permanece acesa, com brlho mas ntenso que antes. 06. B Stuação I Como os resstores estão em sére, a resstênca uvalente é gual à soma das resstêncas. O valor meddo pelo voltímetro é a ddp no resstor de 40 Ω. Aplcando a le de Ohm-Poullet: ε , 1 A. 10 ( ) 40 0, 1 4 V. Stuação II Calculando a resstênca uvalente: Ω. O valor meddo pelo amperímetro é a corrente total no crcuto. Aplcando a le de Ohm-Poullet: ε 1 ε 1, A C Dados: E 4V; 4 Ω ; 8 Ω. I. Correta. No voltímetro deal não passa corrente. Então os amperímetros fornecem a mesma letura ( A), o valor da corrente elétrca, como ndcado na fgura. III. Correta. As potêncas dsspadas no resstor (P ) e na lâmpada (P ) são: P 4( ) P 16 W. P 8( ) P W. 08. E Trata-se de uma ponte de Wheststone em ulíbro ( 100 1) cm. 09. E O crcuto abaxo é uvalente ao dado: Como mostrado, a resstênca uvalente é 4 Ω. Aplcando a le de Ohm-Poullet: E A. 10. D O crcuto está representado abaxo. 4

5 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 Consderando o voltímetro deal, temos: ( ) 1 1 A ( ) A VA VB 470 VA + VB VA VC 470 VA VC VB VC 0,8 V V V 0, V. B C Observando as polarzações dos dversos elementos do crcuto e percorrendo a malha de fora vem: I ε I 0 4 ε ε 6V. 04. E Com a chave aberta a letura do voltímetro é ε Com a chave fechada a letura do voltímetro é ε ε ε - r. e a tensão no resstor é 6. ε 18. ogo r r r Ω AA D A força eletromotrz também é uma dferença de potencal, portanto terá a mesma undade: Volt. 0. E A dmensão da plha está relaconada com a ntensdade da corrente elétrca que ela deve fornecer ao aparelho. A ntensdade da corrente,, é obtda segundo a expressão: I q / t Onde q é o módulo da carga elétrca que passa no condutor em um ntervalo de tempo, t. A plha fornece o q por meo de uma reação químca, então para manter este forncecmento é necessáro uma determnada quantdade de elementos químcos, vsto que a reação va consumndo estes elementos, desgastando a plha. ogo, quanto maor a dmensão da plha, maor é o tempo que a plha demora para se desgastar e/ou maor a corrente que pode fornecer. 05. B A resstênca uvalente do paralelo é: 6 p Ω. 6+ A resstênca uvalente do crcuto é: Ω. Aplcando a le de Ohm-Poullet: E I 1 7I I A. A ddp no trecho em paralelo é: I 6V. p p Então, a letura do amperímetro é: p A 6 6 A A 1 A. 06. A O sentdo da corrente elétrca é mostrado na fgura. 0. D Observe no crcuto abaxo a dstrbução de correntes pelos ramos. As ddps em e são guas (V AB), logo: 1, 0A. Portanto, I 1 + 4, 0A. (le Em uma malha é verdade que: ε+ r 0 das malhas). Calculando a resstênca uvalente do crcuto: , + 0,6 1 0,9 Ω ,6 + 0, 4 0,9 Ω. 0,9 AB 0,45 Ω + 0, , 15 0, 6 Ω. AB 5 5

6 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 A letura do amperímetro é a ntensdade (I) da corrente no crcuto. E 1,5 E I I I,5 A. 0,6 Como 1 4, as correntes 1 e têm mesma ntensdade. I, ,5 A. A letura do voltímetro é a tensão entre os pontos C e D. + Volt CD 1 1 Volt ( ) ( ) 0, 1,5 + 0, 1,5 0,75 + 0, 75 0,75 V. 07. E A potênca dsspada em um crcuto é gual à potênca gerada neste crcuto. Assm: P(gerada) P(dsspada) ε ,0. ε ,0. onde é a corrente que passa no gerador. Analsando a fonte de tensão e o prmero resstor como sendo um gerador, temos que: V E AB V 5 1 V AB AB V 09. A Stuação II E r. V A ε o. gerador Stuação I V o ε Stuação II gerado e lâmpada Na lâmpada V A 4. V A/4 (ε/1,)/4 ε/4,8 Como: V A ε o. Substtundo, teremos: 4. ε/4,8 ε o. (ε/4,8) 4 4,8 o o 0,8 Ω. 10. A Como há duas quedas segudas de potencal elétrco, as duas lâmpadas estão em sére. O esquema representa o crcuto sugerdo. A potênca na lâmpada é dada por P.. 0,5 4 V A tensão nos termnas do gerador é gual à tensão nos termnas da lâmpada, pos está em paralelo com o gerador. ε 0,0. 4 ε - 0,0. 4 ε 4 + 0,0. Voltando na expressão anteror ε ,0. (4 + 0,0. ) , , , /4 1,5 A Então ε 4 + 0, ,0. 1, ,5 4,5 V 08. B Calculando a resstênca uvalente do crcuto, temos que: 1 + / / / / ( ) 5 1+ Ω Desta forma, é possível calcular a corrente que crcula no crcuto. E 5 5 A Aplcando a le de Ohm na resstênca nterna, temos: 0, r r r 100 Ω. 10 AA A A curva presente no gráfco representa um gerador. Por letura dreta temos que: E 1 V Pela uação do gerador temos: E r. 8 1 r. Ω. 0. D 1/ 1/ 1 + 1/ + 1/... 1/ 1/ + 1/6 + 1/18 1/ ( )18 1/ 10/18 18/10 1,8 Ohms A ddp (voltagem) é dada pela relação abaxo. E r. 6

7 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 0-0,. só que.. 0-0, 1,8 0-0, 1,8 + 0, A Esta é a corrente total Encontrando (ddp) total E - 0,. 0-0, V esta é a ddp que resta aos demas resstores P ²/ potênca elétrca dsspada por cada resstor Para 1... P 1 ²/ 1 P 1 18²/ P 1 4/ P W Para... P ²/ P (18)²/6 P 4/6 P 54 W Assm, quando a fonte fornecer uma corrente de ma, a potênca dsspada nternamente será: P r 5 P 10 4 P 5µ W ( ) 05. B Corrente elétrca que ela fornece ao crcuto externo Pu. 1,8,6. I 0,5A I Q/ t 0,5 A 0,6 A. h/ t t 0,6 A. h/0,5 A t 1, h 06. E Observe na fgura 1 que os pontos A e C têm o mesmo potencal, portanto as resstêncas de 1 Ω e 10 Ω estão em curto crcuto. Sendo assm, o crcuto fca reduzdo à fgura. Para... P ²/ P (18)²/18 P /18 P 18 W 0. A E 10V pelo gráfco: A 9V Substtundo: E r r. r 0,5 Ω 0,5 +,5 4,0 Ω / E/ 4 10/ I,5A 04. A Pelo gráfco, podemos encontrar a resstênca nterna do gerador (r) através da tangente do ângulo formado pela reta e pelo exo x do gráfco. 10 r tg( θ ) 8 5 r Ω 4 (1) Correta. A corrente elétrca no crcuto vale A. A corrente crculante pode ser calculada: V.I 10 (4 + 1)I I, 0A () Errada. A potênca dsspada pelo resstor de 10 Ω é de 10 W. P 0 não há corrente (5) Correta. O rendmento do gerador é de 80%. COETA P ε.i 10 0W G Pdss r.i 1 () 4, 0W P P P W útl G dss P 16 P 0 útl η G 0, 8 80% (7) Correta. A dferença de potencal entre os pontos A e B vale 8V. V V.I 4 8, 0V AB CB COETAS

8 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 07. E P t ε A P d d d r P 4 10 P 400 W P P P u t d P P u u 800 W 08. A No prmero caso, como a fonte é deal, sua resstênca nterna é zero: 1 / 0,5 4 No segundo caso, temos uma fonte não deal, de resstênca nterna g, em sére com a resstênca : + g 1 / 0,4 0 ogo: g g D E 1V Icc E/r 4 1/r r Ω 10. D I. Falso. Se colocar uma lâmpada aumentará a resstênca e dmnurá a corrente. II. Verdadero. V / I 10 / 5 Ohms O que acontecerá é que o gerador va precsar envar menos corrente elétrca e, consuentemente, o dono do escrtóro rá pagar uma conta de luz menor (caso ele não troque a lâmpada). 0. D - No expermento I, o crcuto não é fechado. Então a corrente é nula e a ddp no resstor também é nula. 1 0; No expermento II, consderando a plha deal, a ddp no resstor é a própra força eletromotrz da batera. 1,5 V. A corrente no crcuto é: 1,5 1 A. 1,5 0. E Dados: E 9V; 5,7V; 0,15A. A força eletromotrz da batera (E) é gual à ddp na lâmpada () somada com a ddp no resstor ( ). Assm: E + E + 9 5,7+ 0,15 9 5,7, Ω. 0, 15 0, 15 ( ) 04. C Não é necessáro cálculo algum para se chegar à resposta, pos a dferença de potencal nas lâmpadas e 4 é 6 V; nas lâmpadas 1 e a dferença de potencal é 1 V. Portanto, a corrente e a potênca nas lâmpadas 1 e são maores que nas lâmpadas e 4. Mas, mostremos os cálculos: Calculando a resstênca de cada lâmpada: 1 9,6 Ω. P 15 III. Verdadero. V x I V (5 + ) / V,5V AA E A quantdade de corrente que passa em cada lâmpada permanecerá a mesma, pos em um crcuto em paralelo, com todas as lâmpadas possundo a mesma resstênca, a quantdade de corrente em cada lâmpada sempre será a mesma. Calculando as potêncas e as correntes: 1 1 1, 5A. âmpadas 1 e : 9,6 P1 P 15 W , 65A. 19, âmpadas e 4: ( ) 6 P1 P, 75W. 9,6 >. 8

9 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 05. A I. Incorreta. A potênca fornecda pela batera aumenta, pos há mas uma lâmpada puxando corrente dessa batera. II. Correta. As lâmpadas estão lgadas em paralelo, sendo a mesma ddp em todas. III. Incorreta. As correntes que percorrem as lâmpadas acesas não se alteram. Quando se lga mas uma lâmpada, aumenta apenas a corrente total fornecda pela batera. 06. A No crcuto da alternatva (A) as duas lâmpadas estão em paralelo. Da manera como mostrado, as duas lâmpadas estão apagadas, pos as duas chaves estão abertas, satsfazendo a condção III. Fechando-se as duas chaves, acendem as duas lâmpadas, satsfazendo a condção I. gando-se apenas uma das chaves, apenas uma das lâmpadas acende, satsfazendo a condção II. 07. D Se quemar, passará a mesma corrente por 1 e, pos elas fcarão em sére. Como elas são dêntcas, 1 terá o mesmo brlho que. 10. D Consderações: 1 a ) A expressão que relacona tensão, potênca e resstênca é P. Com base nessa expressão, se defnrmos como a resstênca das lâmpadas de 10 W, as lâmpadas de 60 W e 40 W têm resstêncas guas a e, respectvamente. a ) Na assocação em sére, lâmpadas de mesma resstênca estão sob mesma tensão. Se as resstêncas são dferentes, as tensões são dvddas em proporção dreta aos valores das resstêncas. a ) Na assocação em paralelo, a tensão é a mesma em todas as lâmpadas. 4 a ) A tensão em cada lâmpada deve ser 110 V. As fguras abaxo mostram as smplfcações de cada um dos arranjos, destacando as tensões nas lâmpadas em cada um dos ramos. Arranjo (I): todas as lâmpadas estão sob tensão de 110 V. 08. C Prmeramente calcula-se a resstênca uvalente do crcuto: 1 kω 1000 Ω ogo, a potênca total consumda é: ( ) 1 V P P P 0, 144 W 1000 Ω 09. C sando a prmera e de Ohm, obtemos a resstênca uvalente do crcuto: 4 V 4,8 5A Ω Observando o crcuto temos em sére os resstores e de 5 Ω e em paralelo com o resstor de 8 Ω. Arranjo (II): somente uma das lâmpadas está sob tensão de 110 V. Arranjo (III): todas as lâmpadas estão sob tensão de 110 V. Assm, Ω + 5 Ω 4,8 Ω 8 Ω + 5 Ω 8 Ω 4,8 Ω 1, Ω 1 4,8 Ω 8 Ω + 5 Ω 8,4 Ω + 5 Ω + 5 Ω 1 Ω 7 Ω 9

10 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 AA C Para analsar o brlho deveremos observar a potênca. P Como a resstênca da lâmpada é constante a potênca rá ser maor onde tver a maor ddp, que no caso sera assocar em sére as plhas. 0. B ma célula possu 150 mv. Em sére células precsam de V Como P ,5 75 W Para um dos conjuntos 75/5 75 W 0. B As plhas estão com as polardades nvertdas, desta forma os potencas se anulam. 04. A No crcuto 1, com as lâmpadas em sére, a tensão e resstênca uvalentes do crcuto serão guas respectvamente a V e. Cada lâmpada estará sujeta a uma tensão de V gual a: V V 1 1 e corrente Da mesma forma, para os demas crcutos, teremos: Crcuto : Corrente do crcuto: 1V V Corrente e tensão sobre cada lâmpada: 1V e V Crcuto : Corrente do crcuto: V V Corrente e tensão sobre cada lâmpada: V e V 05. V F V V V. Como o voltímetro e o amperímetro são deas eles podem ser retrados do crcuto. Temos, então, um crcuto smples de uma malha. (V) ε 4 I,0A 1 (F) V.I 10 0V (V) 1Ω (V) P.I 10.() 40W (V) Potênca fornecda P ε.i 1 4W F Potênca dsspada na resstênca nterna PD r.i 1 () 4W Potênca útl P P P 4 4 0W F D endmento P 0 η 0,8 8% P 4 F 06. D Supondo a corrente no sentdo horáro, aplcando o método das malhas, temos: ε r r+ε E A Também devemos ter que: BC ε1 r 1 (ou BC r + ε ) 10 5 BC 0V BC Crcuto 4: Corrente do crcuto: V V 4 4 Corrente e tensão sobre cada lâmpada: V e V Dessa forma, as úncas afrmatvas corretas são a [II] e a [III]. 10

11 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 Sejam a, b, a e b as respectvas tensões uvalentes e resstêncas uvalentes nos crcutos das fguras (a) e (b). Então: a V (geradores em sére) e a (resstores em paralelo); b V (geradores em paralelo) e b (resstores em sére). Aplcando a 1 a le de Ohm em cada um dos crcutos: Fgura (a) a I a V 4V. a A corrente em cada resstor do crcuto da fgura (a) é: I 4V V a a Fgura (b) V b. b b Fazendo a razão: a V a 4. V b b 08. B Como estão assocadas em paralelo a dferença de potencal é a mesma para cada ramo e para o aparelho e vale V no aparelho / V/ I V/ 09. E Cálculo da resstênca da lâmpada P / 9 1 / 16 Ω Corrente na lâmpada que está submetda à tensão fornecda pelas 4 plhas em sére e que é de E 1, V / 16 6/ I 0,75 A Calculando a potênca: P. 16. (0,75) 16. 0,14065 P,5 W. 10. B A potênca por undade de área projetada vale: P uação 01 A π r O crcuto da lanterna é mostrado abaxo. Podemos calcular a corrente pela e de Ohm. Note que os dos geradores estão em sére e as três resstêncas também. ε + 1,0A 5+ 0,5+ 05 Voltando à uação 01, temos: P 5x x 10 π x 10 W / m. A πr π.(5 x 10 ) 5π AA A Aplcando-se a uação do receptor, temos: ε + r. 00 ε ε + 40 ε ε 160 V 0. C Equação do receptor E + r. 100 E +. 5 E 90V P P 500 W. 0. C No processo de carga há transformação de energa elétrca em energa químca. Assm, a batera funcona como um receptor. 04. D Como eles estão assocados em sére, a tensão nos termnas das plhas ( g 4,5V) é gual à soma das tensões nos termnas da resstênca ( ) e do motor ( m 4V) 4, ,5V / 1 0,5/ I 0,5 A P motor. 0,5. 4,0 W. 11

12 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 05. A Pu 400W 0, 4kW Eu Pu t 0, 4 1 0, 4kWh. t 1h Eu 0,4 e 0,5 50%. E 0,8 T 06. B Pu E. 000 E. 10 E 00V P t W P t P u + P d r. 00 r. 100 r Ω η P u/p t 000/ 00 0, C Para V, temos,0 A. Portanto: E + r. E + r.,0 (1) Para 5 V, temos 5,0 A. Portanto: E + r. 5 E + r. 5,0 () De (1) e (), vem: E 0 V e r 1, D A potênca total consumda é dada pelo produto da ddp pela corrente: P TOTA A Aplcando a uação do receptor, teremos: ε + r. 6 ε ε + 5 Ε 1 V 09. D O gráfco do gerador é o da reta descendente cc 0A cc E/r 0 E/r E 0r Observe que quando 10A 0V Equação do gerador E r. 0 E r r 10r r Ω E 0r 0. E 40V r. 10 r 10/10 r 1Ω 10. B A potênca total de um receptor é dada pelo produto da corrente elétrca e a ddp total fornecda. P TOTA. P TOTA W A potênca útl de um receptor é dada pelo produto da força contraeletromotrz e a corrente elétrca. P ÚTI ε'. A potênca dsspada pelo receptor é dada pelo produto da resstênca nterna pelo quadrado da corrente elétrca: P DISSIPADA r. Sabendo que a potênca total é a soma da útl com a dsspada, temos: P TOTA P ÚTI + P DISSIPADA P DISSIPADA P DISSIPADA 00 w Assm, podemos determnar a resstênca elétrca: P DISSIPADA r. 00 r r. 100 r Ω Aplcando a uação do receptor, pode-se determnar a força contraeletromotrz. ε + r. 0 ε ε + 0 ε 00 V O rendmento do receptor será dado pela razão entre a força contraeletromotrz e a ddp total fornecda. ε ,91 AA D Observe no crcuto abaxo da dstrbução de correntes pelos ramos. O gráfco do receptor é o da reta ascendente Observe que E 10V Quando 1 10A 0V Equação do receptor E + r. 1

13 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 As ddps em e são guas (V AB), logo: 1,0A. Portanto I 1 + 4,0A. Em uma malha é verdade que: ε + r 0 (le das malhas). Observando as polarzações dos dversos elementos do crcuto e percorrendo a malha de fora vem: I ε I 0 4 ε ε 6 V. 0. A Sendo a corrente sando do polo postvo, percorra o crcuto no sentdo horáro, sendo que no tercero E a corrente está entrando no postvo, ou seja, este é um receptor. Portanto, temos dos geradores (E > 0) e um receptor (E < 0). E 1,5 + 1,5 1,5 1 0,50A, no sentdo horáro adotado. 0. B A corrente no crcuto vale *E/(r 1 + r + ) Para a ddp nos termnas da 1 a batera ser nula, a queda de tensão na resstênca nterna dela (r 1) deverá ser gual à sua fem: *r 1 E [*E/(r 1 + r + )]*r 1 E *r 1 r 1 + r + r 1 - r 04. B Chave em (1). Pela le de Poullet, temos: (E 1 - E )/( ) (1-6,0)/(4,0+1,0+1,0) 1,0 A Chave em () Pela le de Poullet, temos: (E 1 + E )/( ) (1 + 6,0)/(4,0 + 1,0 + 1,0),0 A 05. D Ao assocar em paralelo a segunda batera, a ddp na assocação não sofrerá alteração, portanto a corrente elétrca que atravessa o resstor não será alterada. 06. B Todos os geradores são de mesma fem e assm os termnas do resstor por onde está assnalada 1 estão no mesmo potencal: 1 0. Para E V V/ 07. D A começar pelos resstores de Ω, Ω e 6 Ω assocados em paralelo: 1/ ¹ 1/ + 1/ + 1/6:. 1/ ¹ ( + + 1)/6:. 1/ ¹ 6/6 1 ¹ 1 Ω esstores: ¹(1 Ω) e o de 9 Ω, assocados em sére: ² ¹ + 9 ² ² 10 ΩΩ esstores: ²(10 Ω) e o de 10 Ω, assocados em paralelo: ³ /n 10/ ³ 5 Ω esstores: resstênca nterna r (1 Ω), o de 4Ω, ³ e 5Ω assocados em sére: T T 15 Ω A resstênca total é 15 Ω. Vamos calcular a corrente: Calculando a ntensdade da corrente / T FEM/ 15Ω 60 V/ :. 60/15 I 4A Calculando a ntensdade da corrente no resstor de 9 Ω Olha o camnho da corrente, está passando em uma assocação em sére, até chegar uma em paralelo: a que um sa para o resstor de 10 Ω e outra va para o ² de 10 Ω também, portanto a corrente segue metade para cada lado ( A pra cada lado). Esses A vão passar pela assocação em sére ( ²) que assoca o resstor de 9 Ω e o ¹ de 1 Ω. Como numa assocação em sére a ntensdade é a mesma: >>(9) A<< Calculando ab: A soma das dferenças de potencal dos resstores em sére uvalem à força eletromotrz. Então: (r 1 Ω) + (4 Ω) + ( ³) + (5 Ω) FEM (60V) (r 1 Ω) V (4 Ω) V (5 Ω) V 4 V + 16 V + 0 V + ( ³) 60 V ( ³) 0 V Isto mplca que: (10 Ω) 0 V ( ²) 0 V 1

14 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 ( ²) (9 Ω) + ( ¹) (9 Ω) V 0V 18V + ( ¹) ( ¹) V ( ¹) ab >> ab Volts<< esposta: A e V, respectvamente. 08. B No ponto Y temos uma tensão de 1 V nele. Agora é só fazer a malha e aplcar a Prmera e de Ohm. V x Ixy Ixy V / Ixy (1-6) / 1 Ixy 0,5A ndo de Y para X. 09. E k aberta malha esquerda 1-6 (1 + + ). 1 ohms k fechada Seja a corrente no ramo dreto, sentdo anthoráro (6 é gerador) Consderemos 1 a corrente no ramo esquerdo e no ramo central, ambas para baxo. Nó superor 1 + Malha dreta 6-6 (4 + ). +. Malha externa 6-1 (4 + ). + ( + 1). 1 esolvendo o sstema encontramos: 1 10/. 10. A Pela le das malhas de Krchoff: AA E Dspostvos que armazenam carga elétrca são chamados capactores ou condensadores. A carga armazenada é descarregada num momento oportuno, como por exemplo, através do flamento de uma lâmpada de máquna fotográfca, emtndo um flash. 0. E Ao aumentar a carga no capactor, sua ddp () aumentará na mesma proporção mantendo a capactânca constante. Q C. 0. C Prmeramente, a capactânca depende da εa dstânca entre as placas: C. Dobrando a d dstânca, a capactânca ca pela metade, já que são nversamente proporconas: C ε A 0. Da d defnção de capactânca, Q CV. Se a capactânca ca pela metade, mantendo a voltagem constante, a carga também ca. Fnalmente, quanto à energa, para voltagem C V constante, prefro: E. Vemos que a energa é dretamente proporconal à capactânca, e também ca pela metade. 04. A Dados: mm. 4 C F; 100 V; d 1 5 mm; d 15 Q C Q 1 10 C Quando as placas são afastadas, a capactânca passa a ser C. ε A C1 d1 C ε A d C d1 ε A C1 d ε A C1 d C d , 10 F A A Pela le dos nós de Krchoff no ponto B, temos: A. 1 A nova carga é Q. 5 Q C, Q, 10 C A A ddp no capactor é V ε 1 +ε 5V A energa armazenada é dada pela expressão CV J 14

15 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 06. C Dados: A 5, m ; d mm 10 ; ε 0 9 C 10 1 ; Q 4, C. V m Combnando as expressões dadas: A C ε 0 (I) A d (I) em ( II) Q ε0 V d Q C V (II) Qd V. ε A 0 Substtundo valores: 4, V A C Q/ 8, Q/10 Q 8, C V,0 10 V. 08. E C ε o. A/d Transformando a área: A 00 cm m C ε o. A/d 8, , /d D m 09. C C Q/V ¹¹ Q/1 Q 9, C Q n. e 9, º n. 1, º n 9, º /1, º n 6. 10⁹ elétrons 10. A Dados: kv 10 V; E 00J; t 10ms 10 s. Calculando a carga armazenada: Q E 00 E Q Q 0, C. 10 A ntensdade méda da corrente elétrca é: Q 0, m m 0 A t 10 AA B Como estão assocadas em paralelo a dferença de potencal é a mesma para cada ramo e para o aparelho e vale V No aparelho: / V/ I V/ 0. B (A) Falsa. Em um crcuto em paralelo, ao se quemar uma lâmpada, as outras contnuarão lgadas. (B) Verdadera. À medda que se dmnu o número de resstores em paralelo, temos um aumento da resstênca uvalente do crcuto. (C) Falsa. Como aumenta a resstênca, há uma dmnução da ntensdade da corrente, pos a tensão é constante. (D) Falsa. A potênca da assocação dmnu porque perdemos uma lâmpada. (E) Falsa. Como menconado anterormente, a ntensdade da corrente elétrca dmnu. 0. C Quando dos resstores dêntcos são assocados em paralelo, a resstênca uvalente é gual à metade do valor de cada resstor. Assm, para dos resstores de 400Ω cada um, em paralelo: Ω. 04. B Para o crcuto fechado, sendo a tensão da batera gual a, calcula-se a resstênca uvalente, e as ntensdades das correntes, 1 e Para o crcuto aberto, repetem-se os cálculos para fns de comparação: Há um aumento da resstênca do crcuto, portanto a corrente 1 nova se reduz

16 018/APOSTIAS/VO/ESOÇÃO CN - FIS 4 - VO 0/enata-8/0 Contudo, as correntes e não sofrem alteração em relação ao crcuto fechado. processo de descarga é fnalzado, conforme gráfco (III). 05. A P ²/ ²/P 10²/ hms 06. E Calculamos a corrente na lâmpada com 4.5 V: I P/V I,5/4,5 I 0,5 A Calculamos o resstor que produz uma queda de tensão de V 1 4,5 7,5 V V/ I 7,5/0,5 15 ohms 07. D A ntensdade total da corrente elétrca que percorre o dsjuntor será dada por: P total total. ( ) total total. 110 total 1A Para que o dsjuntor não desarme, devemos usar o de corrente lmte 5A. 08. D 1) o amperímetro regstra a corrente total do crcuto: 8A ) o voltímetro ndca a queda de tensão em : V ), e 4 estão em sére: Assm, de cma para baxo, a suênca correta é: F, V, V, F, V. 10. D Como a corrente na malha da dreta é nula, esta se comporta como um aberto e a fem ε será gual à ddp na lâmpada. A resstênca uvalente do crcuto será, portanto: 1 r Ω A corrente na malha da esquerda será gual a: ε 1 1,5 1 1,5 A ogo: ε ε 1,5 ε 1V A corrente de 8A se dvde na proporção nversa entre 1 e - A em (, e 4) - 6A em 1 1Ω (todos guas) As potêncas: P 1 x 6² + (1 x ²) 48W 09. C Durante o processo de carga do capactor, a carga ncal é nula até atngr o valor máxmo, quando o processo se encerra de acordo com o gráfco (I). A corrente ncal tem valor máxmo no níco, zerando quando o capactor atnge carga máxma como mostra o gráfco (II). Durante o processo de descarga, a corrente tem um valor máxmo ncal, zerando quando o 16