FÍSICA Módulo 1. Corrente Elétrica

Transcrição

1 Corrente Elétrica Introdução 1. CARGA ELÉTRICA A matéria é constituída por átomos. Os átomos, por sua vez, são formados por inúmeras partículas elementares, sendo as principais: prótons, elétrons e nêutrons Estas partículas, quando em presença umas das outras, apresentam um comportamento típico, a saber: A ) prótons, em presença de prótons, repelem-se; B) elétrons, em presença de elétrons, repelem-se; C) prótons, em presença de elétrons, atraem-se; B) nêutrons, em presença de nêutrons, não manifes-tam nem atra ção nem repulsão. Para diferenciar e explicar os com portamentos (a), (b), (c) e (d), fi ca cla ro que existem dois tipos distintos de carga elétrica. Assim, para distingui-los, usaremos a convenção: prótons possuem carga elétrica positiva; elétrons possuem carga elétrica negativa; nêutrons não possuem carga elétrica. Medidas elétricas delicadas nos informam que, a menos dos sinais que apenas diferenciam os tipos de carga, a quantidade de carga transportada pelo elétron é igual à quantidade de carga transportada pelo próton. Essa quantidade comum será denominada carga elétrica elementar e é indicada por e, cujo valor é: e = 1, coulomb As substâncias ditas isolantes elétricos, como o vidro, a mica, a ebonite etc., são, em geral, os não metais que, por não possuírem ra zoá vel quantidade de elétrons livres, não permitem, com facilidade, o mo vimento de partículas eletrizadas através de si. Atente para o seguinte: um pedaço de metal, como um fio de cobre, por exemplo, apresenta enorme quantidade de elétrons livres no seu interior, porém esses elétrons movimentam-se de maneira totalmente caótica e desordenada. Um dos primeiros problemas da Eletrodinâmica será, justamente, ordenar esses mo vimentos. Nota Existem condutores elétricos nos estados sólido, líquido e gasoso. Especifiquemos bem quais são os portadores de carga elétrica, que po dem movimentar-se através desses meios. Nos condutores sólidos, cujo exemplo típico são os metais, os portadores de carga elétrica são, exclusivamente, elétrons. Nos condutores líquidos, cujo exemplo típico são as soluções iônicas, os portadores de carga elétrica são, exclusivamente, íons (cátions e ânions). Nos gases condutores, também ditos gases ionizados, os portadores de carga elétrica são íons e elétrons. 3. CORRENTE ELÉTRICA Todos os dispositivos elétricos (lâmpadas, liquidificadores, chuveiros, TVs etc.) só funcionam se percorridos por corrente elétrica, que quer dizer movimento de elétrons. em que coulomb (C) é a unidade com que se medem as cargas elétricas no Sistema Internacional de Unidades (SI). Assim, se indicarmos por q p e q e as cargas transportadas pelo próton e pelo elétron, respectivamente, teremos: q p = + e = + 1, C q e = e = 1, C. CONDUTORES E ISOLANTES Entende-se por condutor elétrico todo meio material, no qual as par tículas eletrizadas encontram facilidade de se movimentar. Nos metais, em geral, as partículas ele trizadas po dem-se movimentar com enorme facilidade, e isso se justifica pelo elevadíssimo número de elétrons livres que possuem. Os elétrons livres são aqueles da camada mais externa do átomo metálico, que estão fracamente ligados ao núcleo atômico. Em consequência, esses elétrons podem passar facilmente de um átomo a outro, constituindo no interior do metal uma verdadeira nuvem eletrônica. Neste capítulo serão estudadas as causas e os efeitos desse movimento. Considere o condutor metálico da figura (a) no qual seus elétrons livres estão em movimento caótico. Considere ainda, na figura (b), um dispositivo, no qual destacamos duas re giões: região A com permanente falta de elétrons (polo positivo) e região B com permanente excesso de elétrons (polo negativo). 01

2 Tal dispositivo é denominado gerador elétrico. A pilha de farolete e a bateria do automóvel são exemplos de geradores. Se ligarmos o condutor ao gerador elétrico, os elé trons livres entram em movimento ordenado (figura c) ao longo do condutor, no sentido de B para A. O movimento ordenado de cargas elétricas constitui a corrente elétrica. Se as cargas elétricas livres fossem positivas, o sentido da corren te elétrica seria o indicado na figura (d). Este sentido é denominado sentido convencional da cor rente elétrica. Seja Q o valor absoluto da carga elétrica que atravessa a secção S, num intervalo de tempo t. Define-se intensidade média da corrente elétrica, nesse condutor, no intervalo de tempo t, a grandeza: Q I t No Sistema Internacional de Unidades, medindo-se a carga elétrica em coulomb (C) e o intervalo de tempo em segundo (s), a unidade de intensidade de corrente elétrica vem expressa em C/s e denomina-se ampère (A). C A s Comumente, usamos os seguintes submúltiplos do ampère: miliampère = 10 3 A = 1 ma microampère = 10 6 A = 1 A Sendo n o número de elétrons que constitui a carga elétrica Q e e a carga elétrica elementar, podemos escrever: Q = n. e Observação No caso dos condutores iônicos, participam da corrente elétrica tanto portadores de cargas positivas (cátions) como negativas (ânions). O valor absoluto Q da carga elétrica que atravessa uma secção transversal do condutor, num certo intervalo de tempo t, é dado pela soma dos valores absolutos das cargas elétricas dos cátions e ânions. Q = Q cátions + Q ânions Propriedade Gráfica e Tensão Elétrica 4. INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Considere um fio metálico ligado aos polos de um gerador. Seja S uma secção transversal desse fio. Elétrons livres atravessam esta secção, todos num mesmo sentido. 1. PROPRIEDADE GRÁFICA Nos exercícios em que a intensidade da corrente elétrica no condutor varia com o tempo, para o cálculo da carga elétrica transportada pela corrente, num dado intervalo de tempo t, não podemos usar a expressão Q = i. t, porque i não é constante. Nesses casos, de vemos construir um gráfico (i x t), mostrando como a intensidade da corrente elétrica varia com o tempo (em geral, esse gráfico vem pronto!), e, nesse gráfico, efetuar um cálculo de área. No gráfico da intensidade instantânea da corrente elétrica em função do tempo, a área é numericamente igual à carga elétrica que atravessa a secção transversal do condutor, no intervalo de tempo t. 0

3 . TENSÃO ELÉTRICA U Ao ligarmos um condutor aos polos de um gerador, as cargas elétricas livres entram em movimento ordenado. Isto implica, evidentemente, um consumo de energia, especificamente, energia elétrica. Esta é justamente a operação fundamental de um gerador: fornecer energia elétrica aos portadores de carga elétrica que o atravessam, à custa de outras formas de energia. Assim, por exemplo, uma pilha de um farolete fornece energia elétrica aos portadores de carga elétrica que a atravessam, à custa de energia química. Estes portadores de carga elétrica energizada caminham pelos condutores, atravessam, por exemplo, uma lâmpada e esta acende, pois consome a energia elétrica destes portadores, os quais recebem mais energia ao atravessarem a pilha. A pilha e a lâmpada ligadas por meio de fios condutores constituem um exemplo de circuito elétrico. Seja E el a energia elétrica que o portador de carga elétrica Q recebe ao atravessar o gerador. Define-se tensão elétrica U a grandeza que nos informa quanto de energia elétrica o gerador fornece para cada portador de carga elétrica unitária que o atravessa. Deste modo: U Q E e Com a energia elétrica medida em joule (J), a carga elétrica medida em coulomb (C), a tensão elétrica vem ex - pressa em J/C e denomina-se volt (V). J V C Dizer que a tensão elétrica entre os polos A e B de uma pilha é de 1,5V, isto é, 1,5J/C, significa que cada portador de carga elétrica igual a 1,0C, ao atra vessar a pilha, recebe 1,5J de energia elétrica. Símbolo elétrico de gerador: Símbolo elétrico de lâmpada: Símbolo elétrico de chave interruptora: Choque elétrico A gravidade do choque elétrico que age diretamente no sistema nervoso do corpo humano, podendo provocar desde pequenas contrações musculares até a morte é determinada tanto pela intensidade da corrente elétrica como pelo caminho que ela percorre no corpo da pessoa. A menor intensidade da corrente que percebemos como um formigamento é de 1 ma (miliampère). Uma corrente com intensidade de 10 ma faz a pessoa perder o controle muscular. O valor entre 10 ma e 3 A pode ser mortal se atravessar o tórax da pessoa, pois atinge o coração, modificando seu ritmo e fazendo com que ele pare de bombear o sangue; a pessoa então pode morrer em poucos minutos. Intensidades acima de 3 A levam à morte por asfixia em poucos segundos. O choque mais grave é o que atravessa o tórax, pois afeta o coração. Nesse caso, mesmo uma intensidade não muito alta da corrente pode ser fatal. Por outro lado, uma corrente de alta intensidade que circule de uma perna a outra pode resultar só em queimaduras locais, sem lesões mais sérias. As ilustrações abaixo mostram a porcentagem da corrente elétrica que passa pelo coração em função do tipo de contato. Notas Por motivos que veremos em Ele trostática, tensão elétrica e dife ren ça de potencial (d.d.p.) são sinôni mos. Tensão elétrica = d.d.p. U = V A V B Efeitos da Corrente Elétrica A corrente elétrica, ao passar por um determinado condutor, dependendo da sua natureza e também da intensidade da corrente, pode produzir diferentes efeitos, dos quais destacam-se: 03

4 A) EFEITO MAGNÉTICO: quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, produz nas suas proximidades um campo magnético. Esse efeito é facilmente comprovado pela deflexão da agulha imantada de uma bússola, colocada próxima do condutor. Fio 08 condutor Bússola Esse efeito é aplicado nas lâmpadas fluorescentes, lâmpadas de vapor de sódio etc. E) EFEITO FISIOLÓGICO: quando a corrente elétrica atravessa um organismo vivo, produz no mesmo contrações musculares, conhecidas por choque elétrico. O ser humano, ao ser atravessado por uma corrente de intensidade de 10 ma ou mais, pode sofrer efeitos fatais. Observação: Dos efeitos citados, o único que sempre ocorre é o mag-nético. Esse fenômeno será devidamente estudado em Eletromagnetismo. B) EFEITO JOULE (OU TÉRMICO): constitui o aquecimento do condutor, provocado pela colisão dos elétrons livres com os átomos. Energia Elétrica Existe uma unidade prática de consumo de energia elétrica (trabalho): o quilowatt-hora (kwh). Lâmpada acesa, um exemplo da aplicação do efeito joule Esse efeito é aplicado em aparelhos que produzem calor (aquecedores elétricos: chuveiros, torneiras, ferros elétricos etc.) C) EFEITO QUÍMICO: quando uma corrente elétrica atravessa uma solução iônica ocorre a eletrólise, ocasionando o movimento de íons negativos e positivos, respectivamente, para o ânodo e o cátodo. Essa unidade, que aparece nas contas de luz, é derivada da seguinte forma: potência em quilowatt (kw) e o tempo em hora (h). O consumo é calculado pela expressão: = P. t Relação: 1 kwh = 10 3 W s = 3, J Eletrólise da água Esse efeito é aplicado na galvanização de metais (cromeação, prateação, niquelação etc.). D) EFEITO LUMINOSO: quando a corrente elétrica atravessa um gás, sob baixa pressão, ocorre emissão de luz. Nas residências, o consumo de energia elétrica fica registrado num medidor (relógio). Resistores De onde provém o calor fornecido por aparelhos como ferro elétrico, torradeira, aquecedor, chuveiro e secadora elétrica? Por que a lâmpada fica quente depois de acesa? Os aparelhos que fornecem calor e a lâmpada elétrica possuem condutores que se aquecem durante a passagem da corrente elétrica. Esse aquecimento acontece pela transformação da energia elétrica em calor, fenômeno denominado efeito Joule, decorrente da colisão de elétrons da corrente com outras partículas do condutor. Durante a colisão, a transformação de energia elétrica em calor é integral. 04

5 Condutores com essa característica são denominados resistores. Aparelhos eletrodomésticos, como secadores, torradeiras, ferro de passar roupa, aquecedores, são resistivos. A lâmpada incandescente de filamento pode ser considerada um resistor, pois, aproximadamente, 95% da energia elétrica que atravessa o resistor é transformada em energia térmica. O aparelho que fornece valores da resistência elétrica é chamado ohmímetro. Na resolução de problemas de Eletrodinâmica e na apresentação de conteúdos os resistores serão representados como na figura a seguir. Lei de OHM O fato de cada material determinar maior ou menor movimentação de cargas elétricas através dele leva à compreensão de que a resistência elétrica R representa a ddp U entre dois pontos do condutor por unidade de corrente elétrica i entre esses dois pontos. Veja o esquema: A dificuldade que os resistores oferecem à passagem da corrente elétrica possibilita a medida de uma grandeza denominada resistência elétrica (R). RESISTÊNCIA ELÉTRICA Você sabe que nos chuveiros elétricos há uma chave que regula a temperatura da água. Em geral, nos aquecedores e ferros elétricos, as chaves podem mudar de posição para obtermos temperaturas diferentes. Como isso é possível? Tomemos o exemplo do chuveiro: submetido à mesma tensão (ddp), ao mudarmos a chave de posição, estamos variando o comprimento do fio, quando a resistência elétrica varia, consequentemente, a intensidade da corrente que circula pelo resistor também varia. Os resistores possuem uma propriedade de limitar a intensidade da corrente elétrica que por ele circula. É a essa propriedade que damos o nome de resistência elétrica. A corrente elétrica que atravessa um resistor também pode ser alterada pela tensão (ddp) entre seus terminais. A resistência elétrica de um material pode ser obtida pela relação: R = i U O físico e professor universitário alemão Georges Simon Ohm ( ) verificou experimentalmente que para alguns condutores o quociente entre a ddp U e a correspondente intensidade i da corrente elétrica é constante e que essa constante é a resistência R do resistor: U U i = constante = R R = U = Ri i A relação U = Ri se transformou na primeira lei da Eletrodinâmica, conhecida como Lei de Ohm. Para um dado resistor, essa lei relaciona U (que é a causa da corrente) com i (que é o correspondente efeito de U). Veja um esquema: A unidade de R no SI é: volt ampère ohm V A Frequentemente se usa a seguinte relação: 1 k = 10 3 Todo resistor que obedece à Lei de Ohm é denominado resistor ôhmico, cujo gráfico U x i é o seguinte: tg = declividade da reta tg N R 05

6 Para resistores que não obedecem à Lei de Ohm, conhecidos como condutores não-ôhmicos ou não-lineares, o gráfico U x i pode ser representado como a seguir: Unidades de resistividade Como = R.A No SI :R 1 A 1m 1m 1.1m 1m 1.m (ohm - metro) Por leitura direta do gráfico, temos: U1 R1 i 1 e R U i Na prática :R 1 A 1mm 1m 1.1mm 1m 1.1 mm / m Tipos de Resistores Existem dois tipos básicos de resistores usados na prática: os de fio e os de carvão. A) RESISTOR DE FIO: constituído por um fio metálico enrolado sobre um suporte cilíndrico de material isolante. Outras unidades: 1. cm; 1. cm / m. Relação: 1. m = mm / m. Observação: Denomina-se condutividade elétrica (letra graga sigma) de um material o inverso da sua resistividade. = 1 Unidade SI: m m S 1 m (siemens por metro) B) RESISTOR DE CARVÃO: constituído por um suporte cilíndrico isolante, recoberto por uma fina camada de carvão, ligado a dois terminais metálicos presos em seus extremos. Reristividade ( ) Segunda Lei de OHM A resistividade é uma grandeza característica do material de que é feito o resistor e também da sua temperatura. Tendo-se um resistor em forma de fio, Ohm verificou experimentalmente que sua resistência elétrica R é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional à área A de secção transversal do fio, ou seja: R = A Essa expressão representa a ª Lei de Ohm, onde (letra grega rô) é a constante de proporcionalidade denominada resistividade, grandeza que depende do material e da temperatura do resistor. Bom condutor Baixa resistividade Mau condutor Alta resistividade Na tabela abaixo, apresentamos o valor da resistivida-de de algumas substâncias. Substância p (. m) alumínio, carbono 3, cobre 1, enxofre 1, ferro 1, níquel 7, prata 1, quartzo 7, vidro 1, Observando a tabela, podemos notar que algumas substâncias apresentam resistividade menor do que outras. A prata e o cobre, por exemplo, têm resistividade muito baixa. Por esse motivo, são considerados bons condutores de eletricidade. Os bons isolantes, pelo contrário, são substâncias que apresentam alta resistividade. Como exemplo, citamos o quartzo e o vidro. 1 metro de fio de cobre usado em instalações elétricas residenciais, tem resistência elétrica na ordem de milésimos de ohm. 06

7 Leitura Complementar Supercondutores Mais adiante faremos um estudo mais aprofundado deste assunto. Por enquanto, entenda: O Efeito Joule é o fenômeno responsável pelo consumo de energia elétrica do circuito, quando essa energia se transforma em calor. A energia elétrica dissipada num condutor ôhmico, num dado intervalo de tempo, é diretamente proporcional ao quadrado da intensidade da corrente que o percorre. (Lei de Joule). Recomendamos especial cuidado nas questões que envolvem o Efeito Joule, principalmente no que concerne às unidades. Na expressão: E d = RI x t Sabemos, pela Lei de Ohm, que U = RI, Denominam-se supercondutores os materiais que transportam energia elétrica praticamente sem dispersão. Como se sabe, a resistividade de um material condutor aumenta com a temperatura e, por conseguinte, há um aumento de sua resistência elétrica, acarretando uma diminuição da corrente elétrica que nele circula. Assim, abaixando-se a temperatura de alguns materiais condutores para próximo de zero Kelvin, consegue-se obter resistividades quase nulas. Esse fenômeno foi inicialmente observado em alguns metais, dentre eles o mercúrio, o cádmio, o estanho e o chumbo. Atualmente, na composição dos supercondutores, usase uma mistura de óxidos dos metais tálio, cálcio, bário e cobre. No entanto, seu uso prático ainda está limitado pelo fato de eles serem ativos nas temperaturas da ordem de 160 K (-113 ºC), muito aquém das temperaturas ambientais. Físicos de muitos países têm pesquisado com o intuito de obter supercondutores ativos em altas temperaturas pois, conseguindo-se isto, não haverá mais dissipação de energia elétrica em térmica evento que revolucionará o transporte de energia. A comunidade científica internacional realiza intensas pesquisas para tornar prática e economicamente possível a utilização dos supercondutores no dia-a-dia. logo: Ed = R. I x t Para obter a E d em caloria, usa-se a expressão: pois 1J = 0,4 cal. Física Dia-a-Dia E d = RI t x 0,4, Aplicações do efeito Joule O aquecimento de um condutor embora seja prejudicial ao transporte da energia elétrica, pois há perda em forma de calor é extremamente útil quando aproveitado em dispositivos elétricos, como nos aquecedores, lâmpadas de filamento e nos fusíveis. Aquecedores elétricos: ferro de engomar, chuveiro, torneira elétrica, torradeira, fogão elétrico, secador de cabelo etc. Representação: Efeito Joule Um fato interessante: quando os elétrons caminham no interior de um condutor, eles se chocam contra os átomos do material de que é feito o fio. Nestes choques, parte da energia cinética de cada elétron se transfere aos átomos que começam a vibrar mais intensamente. No entanto, um aumento de vibração significa um aumento de temperatura. O aquecimento provocado pela maior vibração dos átomos é um fenômeno físico a que damos o nome de Efeito Joule. É devido a esse efeito joule que a lâmpada de filamento emite luz. Inúmeras são as aplicações práticas deste fenômeno. Exemplos: chuveiro, ferro de engomar, ferro elétrico, fusível etc. Ferro de engomar: Chuveiro elétrico resistência de mica resistência de níquel-cromo Lâmpada de filamento: Representação: 07

8 O filamento espiralado de tungstênio da lâmpada aquece até 000 ºC, quando percorrido por corrente elétrica. Em temperaturas altas, os metais incandescem, isto é, emitem luz. O bulbo, que protege o filamento do ar, contém gás inerte (argônio ou criptônio) para evitar a oxidação e também a sublimação do filamento. Uma lâmpada deve funcionar de acordo com as especificações gravadas no seu bulbo. Assim, terá um brilho normal. Se a lâmpada for ligada a uma fonte de ddp abaixo da especificada, terá um brilho abaixo do normal e se ligada a uma fonte de ddp acima da especificada, terá inicialmente um brilho acima do normal e, em seguida, irá queimar. Fusíveis: dispositivos que servem para proteger circuitos elétricos dos excessos de corrente. Um fusível é constituído por um fio de estanho ou chumbo, que se funde ao ser atravessado por uma corrente maior que a especificada. Comumente, existem dois tipos de fusíveis: de rosca e de cartucho. Fusíveis de rosca (esq.) e de cartucho Representação: Observação: Quando o filamento da lâmpada rompe-se ou o fio do fusível funde-se, diz-se, na linguagem cotidiana, que o dispositivo se queima. Potência dissipada num resistor P d = Ed RI,logo Pd t t d P RI Unidade de potência = Joule seg. = watt Além da expressão P d = RI, podemos usar outras duas, pois: U = RI P d = R R U R = U/I I = U/R Como P d = RI, Assim, P d = U / R P d = I U x I P d = UI Resumo A potência dissipada pelo efeito Joule em uma resistência R pela qual passa uma corrente I quando, sob uma ddp U, pode ser calculada pelas expressões: Pd = RI (em função de R e I) Pd = U /R (em função de U e R) Pd = UI (em função de U e I) Vejamos, a seguir, algumas informações interessantes. APARELHO VALORES NOMINAIS VALORES APROXIMADOS Tensão Potência Corrente Resistência Lâmpada 110v 60w 0,55A 00 Lâmpada 110v 100w 0,9A 10 Lâmpada 0v 100w 0,45A 490 Ferro de engomar 110v 1.000w 9A 1 Ferro de engomar 0v 1.000w 4,5A 48 chuveiro 110v.800w 5A 4,4 chuveiro 0v.800w 13A 17 soldador 110v 30w 0,3A 30 08

9 Eletrodinâmica II Associação de resistores Uma associação de resistores consiste de vários resistores eletricamente ligados entre si. Numa residência, as lâmpadas e os diversos aparelhos elétricos formam uma associação de resistores. Os resistores, dependendo de como são ligados, formam uma associação em série, em paralelo ou mista. Qualquer que seja o tipo da associação, existe sempre um único resistor, de resistência equivalente (Rq), que pode substituir todos os resistores da associação. Esse resistor é chamado de resistor equivalente. Associação em paralelo de resistores Neste tipo de associação, todos os resistores devem estar sob a mesma ddp. Entretanto, as intensidades de corrente que atravessam cada resistor são diferentes, desde que os resistores associados não sejam iguais. Associação em série de resistores Neste tipo de associação, todos os resistores devem ser percorridos pela mesma corrente. Entretanto, as ddps aplicadas a cada resistor são diferentes, desde que os resistores associados não sejam iguais. Verifica-se que: R 1 R R n V 1 V 01. A corrente que passa em um dos resistores é a mesma que passa em todos os resistores: 0. A ddp total da associação é a soma das ddps parciais devido a cada resistor: 03. Aplicando-se a primeira Lei de Ohm a cada resistor e, somando-se membro a membro, obtém-se: Exercícios de fixação 01. Três resistores, R 1 = 4, R = 1 e R 3 = 3 são associados como na figura a seguir e sofrem uma ddp de 4 volts. V V n Verifica-se que: 01. A intensidade total de corrente num nó é a soma das intensidades de corrente que atravessa cada resistor. 0. Os resistores estão ligados aos mesmos pontos e, portanto, submetidos à mesma ddp. 03. Aplicando-se a 1 a Lei de Ohm a cada resistor associado, isolando-se as correntes e, somandose membro a membro, obtém-se: A) Quando resistores iguais, de resistência R cada, estiverem associados em paralelo, a resistência equivalente será: B) Quando dois resistores, de resistências R 1 e R, estiverem associados em paralelo, a resistência equivalente será: Exercícios de fixação 01. (UEFS-010.) Em uma árvore de Natal, trinta pequenas lâmpadas de resistência elétrica,0, cada uma, são associadas, em série. Essas lâmpadas fazem parte da instalação de uma casa, estando associadas, em paralelo, com um chuveiro elétrico de resistência 0,0 e um ferro elétrico de resistência de 60,0. Considerando-se que a ddp, nessa rede domiciliar, é de 10,0V, é correto afirmar que a Julgue os ítens a seguir com V ou F ( ) A resistência equivalente da associação é 8. ( ) A corrente elétrica que atravessa a associação é 3A. ( ) A ddp que sofre R 1 é 1V. ( ) A ddp que sofre R é 3V. ( ) A ddp que sofre R 3 é 9V. ( ) O resistor R 3 dissipa maior potência. A) resistência elétrica da associação das lâmpadas de Natal é 50,0. B) resistência elétrica correspondente a todos os elementos citados é igual a 15,0. C) corrente em cada lâmpada da árvore de Natal tem intensidade igual a 1,5A. D) potência total dissipada na associação descrita é 1,kW. E) potência dissipada pelo chuveiro elétrico é igual a 7,kW. 09

10 0. No circuito esquematizado, julgue os ítens a seguir com V ou F Concluímos, então, que o fio ligado entre A e B anula a participação de R 1 no circuito. Em outras palavras, dizemos que se estabeleceu um curto-circuito entre A e B, podendo estes pontos serem considerados coincidentes. Esta resistência não participa do circuito e, por isso, pode ser eliminada. ( ) A resistência equivalente da associação é de 6. ( ) i 1 = 10A ( ) i = 6A ( ) i 3 = 4A ( ) i = 0A ( ) O resistor R 3 é o que dissipa maior potência. 05. Determine a resistência equivalente das associações seguintes, entre os pontos A e B. Associação mista de resistores Neste tipo de associação, os resistores estão agrupados de tal forma que podem conter, simultaneamente, associações em série e em paralelo. 03. (UNEB) A figura representa quatro resistores associados. A resistência equivalente entre os pontos x e y é de: Reostatos Os reostatos são resistores de resistência variável e podem ser simbolizados por 01) 5 0) 10 03) 15 04) 0 05) Determine a resistência equivalente à associação abaixo: Apresentamos, a seguir, um exemplo de reostato. i cursor terminal fio condutor Curto-circuito Consideremos um resistor de resistência R 1, ligado entre dois pontos A e B. Liguemos, entre A e B, um fio de resistência elétrica desprezível. super isolante terminal Reostato de cursor Variando-se a posição do cursor, varia-se também o comprimento do fio percorrido pela corrente, ou seja, variase a resistência. Interruptores Os interruptores são dispositivos através dos quais abrimos ou fechamos um circuito elétrico. Em seguida, calculemos a resistência equivalente en-tre A e B: R1 x R R = R1 + R R R 1 1 x Req = 0 Estando o circuito com a chave aberta, a lâmpada não acende interruptor Estando o circuito com a chave fechada, a lâmpada acende 10

11 Dado: carga elétrica elementar e = 1, C. A) 0,09 B) 0,038 C)0,047 D)0,058 E) 0, Em um fio condutor, mediu-se a intensidade da corrente e verificou-se que ela variava com o tempo de acordo com o gráfico: Entre 0 e 10s, a quantidade de carga elétrica que atravessou uma secção do condutor foi de 64C. Determine: Dado: carga elétrica elementar e = 1, C. A) a intensidade média da corrente elétrica entre 0 e 10s. B) o número de elétrons que atravessam uma seção do condutor entre 0 e 10s. C) o valor da intensidade máxima da corrente que atravessa o condutor. Resistores Lei de OHM 01. Nas figuras abaixo, um resistor ôhmico está ligado a uma bateria. Cada uma delas apresenta uma voltagem diferente. Com isso, conseguiu uma tabela de dados que lhe permitiu esboçar o gráfico anterior. Pode-se dizer que: A) o resistor é ôhmico e sua resistência elétrica mede 0. B) o resistor elétrico não é ôhmico. C) o resistor elétrico é ôhmico e sua resistência elétrica mede 10. D) o resistor elétrico é ôhmico e sua resistência elétrica mede 5,0. E) o resistor elétrico é ôhmico e sua resistência elétrica mede 1, (UFBA) O aquecimento e a iluminação foram as primeiras aplicações da eletricidade. A possibilidade de transformar o calor dissipado num fio muito fino em luz foi percebida muito cedo, mas a sua realização prática demorou décadas. Durante mais de 30 anos, inúmeros pesquisadores e inventores buscaram um filamento capaz de brilhar de forma intensa e duradoura. A foto ao lado mostra uma das primeiras lâmpadas fabricadas pelo inventor e empresário norteamericano Thomas Alva Edison, que conseguiu sucesso com um filamento de bambu previamente carbonizado e protegido da oxidação num bulbo de vidro a vácuo. GASPAR, 000, p.107. R1 Qual a relação R entre as resistências elétricas de dois filamentos de tungstênio de mesmo comprimento e com raio da secção transversal do primeiro filamento igual ao triplo do raio do segundo? Resistores Associação A) Calcule o valor da resistência elétrica sabendo que a intensidade da corrente que atravessa o resistor é de 0,50A no primeiro circuito. Indique o sentido convencional da corrente. B) Sendo o mesmo resistor do item (a) calcule a intensidade de corrente que circula no segundo circuito elétrico e indique o seu sentido convencional. 0. (PUC-RJ-Adaptado) Um estudante, num laboratório de Física, usando aparelhos adequados de medição, fez diversas medidas de tensão elétrica num resistor e também das respectivas intensidades de corrente elétrica Para as associações a seguir, determine a resistência equivalente entre os extremos A e B: 11

12 RESISTORES ASSOCIAÇÃO Na figura que se segue, há dois resistores em série, R 1 e R, conectados aos fios a e b. Entre esses fios, há uma ddp de 40V. 04. A) Determine a intensidade da corrente que atravessa os resistores. B) Determine a ddp em cada resistor. 0. (Unesp) As instalações elétricas em nossas casas são projetadas de forma que os aparelhos sejam sempre conectados em paralelo. Dessa maneira, cada aparelho opera de forma independente. A figura mostra três resistores conectados em paralelo. 05. (CEFET-MODELO ENEM) da mesma forma que os resistores, os alto-falantes podem ser ligados em série, em paralelo ou de forma mista. A regra para calcular a impedância equivalente é a mesma dos resistores. Desprezando-se as resistências dos fios de ligação, o valor da corrente em cada resistor é Pode-se afirmar que a impedância equivalente da associação de alto-falantes apresentada na figura é, em, igual a A) 3 B) 4 C)0 D)16 E) 1 A) I 1 = 3 A, I = 6 A e I 3 = 9 A. B) I 1 = 6 A, I = 3 A e I 3 = A. C)I 1 = 6 A, I = 6 A e I 3 = 6 A. D)I 1 = 9 A, I = 6 A e I 3 = 3 A. E) I 1 = 15 A, I = 1 A e I 3 = 9 A. 03. (UFRRJ) No circuito representado abaixo, determine o valor da intensidade da corrente elétrica que passa pelo resistor R. 06. (UFPE) Calcule a resistência equivalente, em ohms, entre os pontos A e B do circuito abaixo: 1

13 ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR 01. (UFRN) Numa residência, estão ligadas 4 lâmpadas de 100 W cada uma, um ferro elétrico de 500W e uma máquina de lavar roupas de 400W. Desprezando-se as perdas de energia, a energia consumida pelas lâmpadas e pelos eletrodomésticos nessa casa, em 3 horas, é: A) 4,0kWh B) 1,3kWh C)11,7kWh D)3,9kWh 0. (FMTM) O circuito elétrico responsável pelo acendimento dos pisca-piscas dianteiro e traseiro do lado direito de um automóvel está esquematizado na figura. 03. (FGV-MODELO ENEM) Aproveitando o momento em que a moda dos cabelos alisados volta a todo vapor, a indústria de chapinhas Alisabem corre para lançarse no mercado, faltando apenas a correta identificação do valor da potência elétrica de seu produto. Chapinha Alisabem ESPECIFICAÇÕES Revestimento cerâmico Massa: Diferença de potencial: Potência: 0,7 kg 110 V??? W Temperatura máxima: 150 ºC O técnico responsável mede o valor da resistência elétrica do produto, obtendo 60,5, podendo estimar que a potência dissipada pela chapinha, em W, é, aproximadamente, A) 100. B) 15. C)150. D)175. E) 00. Quando a chave de setas é acionada, o eletroímã no interior de um relé é ligado, fechando o circuito elétrico das lâmpadas, que permanecem acesas até o momento em que o termostato abre o circuito elétrico. Em um curto intervalo de tempo, o termostato se esfria e reacende as lâmpadas. PEÇA Lâmpada dianteira Lâmpada traseira Lâmpada do painel Bateria Demais partes CARACTERÍSTICAS 4 W 1 V 4 W 1 V 3,6 W 1 V 1 V Resistência desprezível Com base nessas informações, determine A) a intensidade de corrente elétrica que atravessa o termostato quando as lâmpadas estiverem acesas; B) a potência dissipada pelas duas outras lâmpadas do circuito, no caso de a lâmpada traseira queimarse. ENERGIA ELÉTRICA, POTÊNCIA ELÉTRICA E POTÊNCIA DISSIPADA PELO RESISTOR 01. (FUVEST-SP-MODELO ENEM) Na maior parte das residências que dispõem de sistemas de TV a cabo, o aparelho que decodifica o sinal permanece ligado sem interrupção, operando com uma potência aproximada de 6 W, mesmo quando a TV não está ligada. O consumo de energia do decodificador, durante um mês (30 dias), seria equivalente ao de uma lâmpada de 60 W que permanecesse ligada, sem interrupção, durante A) 6 horas. B) 10 horas. C)36 horas. D)60 horas. E) 7 horas. 0. (FUVEST-SP) O que consome mais energia ao longo de um mês, uma residência ou um carro? Suponha que o consumo mensal de energia elétrica residencial de uma família, E R, seja 300 kwh (300 quilowatts. hora) e que, nesse período, o carro da família tenha consumido uma energia E C, fornecida por 180 litros de gasolina. Assim, a razão E C /E R será, aproximadamente, A) 1/6 B) 1/ kj/litro 1kJ = J C)1 D)3 E) 5 Calor de combustão da gasolina E 13

14 03. (VUNESP) Uma luminária, com vários bocais para conexão de lâmpadas, possui um fusível de 5 A para proteção da rede elétrica, sendo alimentada com uma tensão de 110 V, como ilustrado na figura. Calcule A) a potência máxima que pode ser dissipada na luminária. B) o número máximo de lâmpadas de 150 W que podem ser conectadas na luminária. 04. (UERJ-MODELO ENEM) Um circuito empregado em laboratórios para estudar a condutividade elétrica de soluções aquosas é representado por este esquema: Ao se acrescentar um determinado soluto ao líquido contido no copo, a lâmpada acende, consumindo a potência elétrica de 60 W. Nessas circunstâncias, a resistência da solução, em ohms, corresponde a cerca de: A) 14 B) 8 C)4 D)56 14

15 Exercícios propostos Eletrodinâmica A) vezes maior. B) 65 vezes maior. C) 30 vezes maior. D) 5 vezes maior. E) a mesma. 01. Ao construir a primeira bateria, no fim de 1799, quando não era conhecida a existência de átomos, íons ou elétrons, Alexandre Volta tentava replicar os órgãos que produzem energia no peixe-elétrico ou na raia-elétrica, segundo observa Giuliano Pancaldi, historiador de ciência da Universidade de Bolonha, na Itália. A tendência de a carga elétrica migrar entre diferentes substâncias era conhecida por Volta, entretanto, não sabia ele que em sua bateria, as cargas positivas se moviam no sentido oposto ao do fluido elétrico do lado externo. Somente um século depois dessa descoberta, os especialistas chegaram a um consenso sobre o funcionamento de baterias, que hoje têm a mesma estrutura básica de Durante o funcionamento de uma bateria, os átomos do ânodo liberam elétrons que alcançam um cátodo ávido por essas partículas. Os átomos do ânodo, despojados de elétrons tornam-se íons positivos e são atraídos na direção dos elétrons que se acumulam no cátodo. Para recarregar uma bateria, o procedimento é inverso. (CASTELVECCHI, 009, p. 59). (Ufba 011) A partir da análise dessas informações e com base em conhecimentos das Ciências Naturais, é correto afirmar: (01) O fluido elétrico da bateria de Volta é constituído por partículas que têm a mesma carga das partículas que formam os raios catódicos em lâmpadas fluorescentes. (0) Seres vivos que geram descargas elétricas, como certas espécies de peixes, obtêm energia metabólica, realizando um processo que é exclusivo da Classe Pisces. (04) A descoberta dos elétrons, no início do século XX, ocorreu durante a famosa experiência da lâmina de ouro, realizada por Ernest Rutherford. (08) A produção de energia elétrica por peixes evidencia o aproveitamento total da energia incorporada a partir dos alimentos. (16) Uma bateria com força eletromotriz de 1,0V e resistência elétrica interna igual a 0,5, pode fornecer uma corrente elétrica com intensidade de, no máximo, 4,0A quando seus terminais estão unidos através de um fio de resistência desprezível. (3) Uma bateria de telefone celular, com carga de 1,1Ah e tempo de duração de 150,0min, fornece corrente elétrica de intensidade média igual a 440,0mA. 03. (Unicamp 01) Atualmente há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis e isto tem levado a grandes esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades. Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma bateria de íonlítio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada, é carregada com uma corrente média i m = 3, A até atingir sua carga máxima de Q = 0,8 Ah. O tempo gasto para carregar a bateria é de A) 40 minutos. B) 90 minutos. C) 15 minutos. D) 4 minutos. 04. (Udesc 011) Um fio condutor foi submetido a diversas voltagens em um laboratório. A partir das medidas dessas voltagens e das correntes que se estabeleceram no condutor, foi possível obter o gráfico a seguir. O valor da resistência desse condutor é: A) 3 B) 0,0 C) 150 D) 50 E) (Fuvest 011) O filamento de uma lâmpada incandescente, submetido a uma tensão U, é percorrido por uma corrente de intensidade i. O gráfico abaixo mostra a relação entre i e U. 0. (Fuvest 01) Energia elétrica gerada em Itaipu é transmitida da subestação de Foz do Iguaçu (Paraná) a Tijuco Preto (São Paulo), em alta tensão de 750 kv, por linhas de 900 km de comprimento. Se a mesma potência fosse transmitida por meio das mesmas linhas, mas em 30 kv, que é a tensão utilizada em redes urbanas, a perda de energia por efeito Joule seria, aproximadamente, 15

16 As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada. I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer valor da tensão aplicada. II. A resistência do filamento diminui com o aumento da corrente. III. A potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada. Dentre essas afirmações, somente A) I está correta. B) II está correta. C) III está correta. D) I e III estão corretas. E) II e III estão corretas. 06. (Ufsc 011) Considere o circuito abaixo. C) R$ 13,00 D) R$ 11,00 E) R$ 9, (Ufpb 011) Duas lâmpadas de filamentos, A e B, estão ligadas em paralelo e conectadas a uma fonte de 0 V de diferença de potencial. A lâmpada A tem uma potência de 55 W, enquanto que a lâmpada B tem uma potência de 110 W. Com relação às correntes que atravessam cada lâmpada, é correto afirmar que os seus valores são: A) I A = 0,15 A e I B = 0,30 A B) I A = 0,0 A e I B = 0,40 A C) I A = 0,5 A e I B = 0,50 A D) I A = 0,30 A e I B = 0,60 A E) I A = 0,35 A e I B = 0,70 A 09. (Ufpe 011) Uma pequena lanterna utiliza uma pilha do tipo AA. A pilha tem resistência interna r = 0,5 e fornece uma forca eletromotriz de = 1,5 V. Calcule a energia dissipada pela lâmpada, de resistência elétrica r = 0,5, quando esta e ligada durante t = 30 s. Obtenha o resultado em J. (01) A corrente no circuito é,0 A. (0) O potencial elétrico no ponto D é menor do que no ponto C. (04) A potência fornecida ao circuito externo pela fonte de 15 V é 14 W. (08) A potência dissipada no resistor de 4 é de 16 W. (16) A diferença de potencial entre os pontos A e B (V B V A ) é 6 V. 10. (Ufpe 010) O gráfico mostra a variação da corrente elétrica I, em ampère, num fio em função do tempo t, em segundos. Qual a carga elétrica, em coulomb, que passa por uma seção transversal do condutor nos primeiros 4,0 segundos? 07. (Ufpb 011) Boa parte dos aparelhos eletrônicos modernos conta com a praticidade do modo de espera denominado stand-by. Nesse modo, os aparelhos ficam prontos para serem usados e, embora desligados, continuam consumindo energia, sendo o stand-by responsável por um razoável aumento no consumo de energia elétrica. Para calcular o impacto na conta de energia elétrica, devido à permanência de cinco aparelhos ininterruptamente deixados no modo stand-by por 30 dias consecutivos, considere as seguintes informações: cada aparelho, operando no modo stand-by, consome 5J de energia por segundo; o preço da energia elétrica é de R$ 0,50 por kwh. A partir dessas informações, conclui-se que, no final de 30 dias, o custo com a energia consumida por esses cinco aparelhos, operando exclusivamente no modo stand-by, será de: A) R$ 17,00 B) R$ 15,00 16

17 11. (Fuvest 010) Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de, aproximadamente, coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores de até A. Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada por um raio de A e com duração de 0,5 s? A) 1 B) 1 3 C) 1 4 D) 1 10 E) (Ufsc 010) A tabela a seguir mostra diversos valores de diferença de potencial aplicados a um resistor R 1 e a corrente que o percorre. Diferença de potencial (volt) Corrente (ampère) 11,0 5 13, 6 15,4 7 17,6 8 19,8 9 Responda as perguntas a seguir e justifique suas respostas. A) A relação R V i Ohm? B) A relação R V i ôhmicos? C) O resistor R 1 é ôhmico? representa o enunciado da lei de é válida para resistores não 13. (Ufscar 010) As lâmpadas incandescentes foram inventadas há cerca de 140 anos, apresentando hoje em dia praticamente as mesmas características físicas dos protótipos iniciais. Esses importantes dispositivos elétricos da vida moderna constituem-se de um filamento metálico envolto por uma cápsula de vidro. Quando o filamento é atravessado por uma corrente elétrica, se aquece e passa a brilhar. Para evitar o desgaste do filamento condutor, o interior da cápsula de vidro é preenchido com um gás inerte, como argônio ou criptônio. A) O gráfico apresenta o comportamento da resistividade do tungstênio em função da temperatura. Considere uma lâmpada incandescente cujo filamento de tungstênio, em funcionamento, possui uma seção transversal de 1,6 10 mm e comprimento de m. Calcule qual a resistência elétrica R do filamento de tungstênio quando a lâmpada está operando a uma temperatura de o C. B) Faça uma estimativa da variação volumétrica do filamento de tungstênio quando a lâmpada é desligada e o filamento atinge a temperatura ambiente de 0 o C. Explicite se o material sofreu contração ou dilatação. Dado: O coeficiente de dilatação volumétrica do tungstênio é (ºC) (Unicamp 010) Telas de visualização sensíveis ao toque são muito práticas e cada vez mais utilizadas em aparelhos celulares, computadores e caixas eletrônicos. Uma tecnologia frequentemente usada é a das telas resistivas, em que duas camadas condutoras transparentes são separadas por pontos isolantes que impedem o contato elétrico. A) O contato elétrico entre as camadas é estabelecido quando o dedo exerce uma força F sobre a tela, conforme mostra a figura a seguir. A área de contato da ponta de um dedo é igual a A = 0,5 cm. Baseado na sua experiência cotidiana, estime o módulo da força exercida por um dedo em uma tela ou teclado convencional, e em seguida calcule a pressão exercida pelo dedo. Caso julgue necessário, use o peso de objetos conhecidos como guia para a sua estimativa. 17

18 B) O circuito simplificado da figura no espaço de resposta ilustra como é feita a detecção da posição do toque em telas resistivas. Uma bateria fornece uma diferença de potencial U = 6 V ao circuito de resistores idênticos de R = k. Se o contato elétrico for estabelecido apenas na posição representada pela chave A, calcule a diferença de potencial entre C e D do circuito. 15. (Ufmg 010) Um professor pediu a seus alunos que ligassem uma lâmpada a uma pilha com um pedaço de fio de cobre. Nestas figuras, estão representadas as montagens feitas por quatro estudantes: (04) no circuito 3, uma das lâmpadas brilha mais do que a outra. (08) no circuito 4, a lâmpada B brilha mais do que a A. (16) no circuito 5, se o interruptor I for fechado, aumen-ta o brilho da lâmpada B. 17. (Udesc 010) Um gerador de eletricidade particular fornece uma tensão contínua de 00 V à única residência a ele ligada. A resistência total dos cabos de transmissão que ligam o gerador à casa vale r ohms. Quando o chuveiro elétrico está em uso na residência, a resistência elétrica total da casa é 5,0 ohms. Sabendo que a potência elétrica fornecida continuamente pelo gerador é 5,0 kw, nesta situação a porcentagem da energia gerada, utilizada somente na transmissão entre o gerador e a residência, é: A) 5,0 % B) 99, % C) 16,6 % D) 33,3 % E) 37,5 % Considerando-se essas quatro ligações, é CORRETO afirmar que a lâmpada vai acender apenas A) na montagem de Mateus. B) na montagem de Pedro. C) nas montagens de João e Pedro. D) nas montagens de Carlos, João e Pedro. 16. (Ufsc 010) Nos circuitos a seguir, A e B são duas lâmpadas cujos filamentos têm resistências iguais; R é a resistência de outro dispositivo elétrico; ε é uma bateria de resistência elétrica desprezível; e I é um interruptor aberto. 18. (Fuvest 009) Com o objetivo de criar novas partículas, a partir de colisões entre prótons, está sendo desenvolvido, no CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares), um grande acelerador (LHC). Nele, através de um conjunto de ímãs, feixes de prótons são mantidos em órbita circular, com velocidades muito próximas à velocidade c da luz no vácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam uma circunferência de 7 km de comprimento, onde é feito vácuo. Um desses feixes contém N = 3, prótons, distribuídos uniformemente ao longo dos tubos, e cada próton tem uma energia cinética E de 7, ev. Os prótons repassam inúmeras vezes por cada ponto de sua órbita, estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica no interior dos tubos. Analisando a operação desse sistema, estime: NOTE E ADOTE: q = Carga elétrica de um próton = 1, C c = 3, m/s 1 eletron-volt = 1 ev = 1, J A) A energia cinética total Ec, em joules, do conjunto de prótons contidos no feixe. B) A velocidade V, em km/h, de um trem de 400 toneladas que teria uma energia cinética equivalente à energia do conjunto de prótons contidos no feixe. Sabendo-se que o brilho das lâmpadas cresce quando a intensidade da corrente elétrica aumenta, é CORRETO afirmar que: (01) no circuito 1, a lâmpada A brilha mais do que a B. (0) no circuito, as lâmpadas A e B têm o mesmo brilho. C) A corrente elétrica I, em amperes, que os prótons em movimento estabelecem no interior do tubo onde há vácuo. ATENÇÃO! Não utilize expressões envolvendo a massa do próton, pois, como os prótons estão a velocidades próximas à da luz, os resultados seriam incorretos. 18

19 19. (Puc-rio 009) Componente chave nos equipamentos eletrônicos modernos, ele tem a capacidade de amplificar a corrente em circuitos elétricos. A figura a seguir representa um circuito que contém um transistor com seus três terminais conectados: o coletor (c), a base (b) e o emissor (e). A passagem de corrente entre a base e o emissor produz uma queda de tensão constante Vbe = 0,7 V entre esses terminais. No circuito apresentado na figura, onde a tensão da bateria é 1 V, R 1 = 5, R =, R 3 =, podemos dizer que a corrente medida pelo amperímetro A colocado no circuito é: A) 1 A. B) A. C) 3 A. D) 4 A. E) 5 A. 0. (Ufsc 009) Um técnico eletricista, para obter as características de um determinado resistor, submete o mesmo a vários valores de diferença de potencial, obtendo as intensidades de corrente elétrica correspondentes. Com os valores obtidos, o técnico constrói o gráfico V i mostrado a seguir, concluindo que o gráfico caracteriza a maioria dos resistores reais. A) Qual é a corrente que atravessa o resistor R = 1000? B) O ganho do transistor é dado por G= (ic/ib), onde ic é a corrente no coletor (c) e ib é a corrente na base (b). Sabendo-se que ib 0,3 ma e que a diferença de potencial entre o polo positivo da bateria e o coletor é igual a 3,0V, encontre o ganho do transistor. Analise o gráfico e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) A resistência desse resistor tende a aumentar com o seu aquecimento, devido ao aumento da corrente. (0) No trecho de 0 a 600 ma, o resistor é considerado ôhmico, pois o valor da resistência é constante. (04) No trecho de 600 ma até 800 ma, a relação R = V/ i não pode ser aplicada, pois o resistor não é mais ôhmico. (08) Quando passa pelo resistor uma corrente de 800 ma, a resistência elétrica do mesmo é 5. (16) Se o técnico desejar construir um resistor de resistência igual a 5, utilizando um fio de níquel cromo (ñ= 1, m) com área da secção reta de 1,5 mm, o comprimento deste fio deverá ter 5 m. (3) Quando a intensidade da corrente aumenta de 00 ma para 400 ma, a potência dissipada por efeito Joule no referido resistor duplica. 1. (Unicamp 009) O transistor, descoberto em 1947, é considerado por muitos como a maior invenção do século XX.. (Fuvest 009) Na maior parte das residências que dispõem de sistemas de TV a cabo, o aparelho que decodifica o sinal permanece ligado sem interrupção, operando com uma potência aproximada de 6 W, mesmo quando a TV não está ligada. O consumo de energia do decodificador, durante um mês (30 dias), seria equivalente ao de uma lâmpada de 60 W que permanecesse ligada, sem interrupção, durante A) 6 horas. B) 10 horas. C) 36 horas. D) 60 horas. E) 7 horas. 3. (Fuvest 009) Uma jovem, para aquecer uma certa quantidade de massa M de água, utiliza, inicialmente, um filamento enrolado, cuja resistência elétrica R 0 é igual a 1, ligado a uma fonte de 10 V (situação I). Desejando aquecer a água em dois recipientes, coloca, em cada um, metade da massa total de água (M/), para que sejam aquecidos por resistências R 1 e R, ligadas à mesma fonte (situação II). A jovem obtém 19

20 essas duas resistências, cortando o filamento inicial em partes não iguais, pois deseja que R 1 aqueça a água com duas vezes mais potência que R. Para analisar essas situações: A) Estime a potência P 0, em watts, que é fornecida à massa total de água, na situação I. B) Determine os valores de R 1 e R, em ohms, para que no recipiente onde está R 1 a água receba duas vezes mais potência do que no recipiente onde está R, na situação II. C) Estime a razão P/P 0, que expressa quantas vezes mais potência é fornecida na situação II (P), ao conjunto dos dois recipientes, em relação à situação I (P 0 ). Gabarito: B 03. C 04. E 05. C E 08. C J C 11. C 1. A) Não B) Sim C) Sim 13. A) R = 100 B) V 1,1 m A) P = N/m 15. C E 18. A) 3, J B) V = 147,6 km/h C) i = 0,53 A 19. B i = 0,7 ma G = 50. E 3. A) 100 W B) R 1 = 4 R = 8 C) 4,5 0