FÍSICA SETOR B. 3. (Pucrj 2013) O gráfico abaixo apresenta a medida da variação de potencial em função da corrente que passa em um circuito elétrico.

Transcrição

1 FÍSICA SETOR B Assuntos abordados: Corrente elétrica 1ª Lei de Ohm Potência elétrica Energia elétrica LEMBRETE: Estudar os capítulos 8, 9, 10 e 11 da apostila, além de refazer e revisar TODOS os exercícios trabalhados em sala de aula. Qualquer dúvida procure o professor e fique atento aos horários da monitora de Física. Bons Estudos!!! 1. (Unicamp 013) O carro elétrico é uma alternativa aos veículos com motor a combustão interna. Qual é a autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km h, se a corrente elétrica empregada nesta velocidade é igual a 50 A e a carga máxima armazenada em suas baterias é q = 75 Ah? a) 40,0 km. b) 6,5 km. c) 90,0 km. d) 160,0 km.. (Ufpe 013) Um fio metálico e cilíndrico é percorrido por uma corrente elétrica constante de 0,4 A. 19 Considere o módulo da carga do elétron igual a 1, 6 10 C. Expressando a ordem de grandeza do número de elétrons de condução que atravessam uma seção transversal do fio em 60 segundos na forma 10 N, qual o valor de N? 3. (Pucrj 013) O gráfico abaixo apresenta a medida da variação de potencial em função da corrente que passa em um circuito elétrico. Podemos dizer que a resistência elétrica deste circuito é de: a),0 mω b) 0, Ω c) 0,5 Ω d),0 kω e) 0,5 kω 4. (Ufpa 013) No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça do peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a cabeça e a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para esta diferença de potencial, a resistência elétrica do corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em geral, 500 ma de corrente contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar fibrilação ventricular e morte por parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados acima, calculamos que a corrente que passa pelo tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para provocar fibrilação ventricular, é: a) um terço. b) a metade. c) igual. d) o dobro. e) o triplo. 5. (G1 - ifsp 013) Ao entrar em uma loja de materiais de construção, um eletricista vê o seguinte anúncio: ECONOMIZE: Lâmpadas fluorescentes de 15 W têm a mesma luminosidade (iluminação) que lâmpadas incandescentes de 60 W de potência. De acordo com o anúncio, com o intuito de economizar energia elétrica, o eletricista troca uma lâmpada incandescente por uma fluorescente e conclui que, em 1 hora, a economia de energia elétrica, em kwh, será de a) 0,015. b) 0,05. c) 0,030. d) 0,040. e) 0,045. 1

2 6. (Ufsm 013) O dimensionamento de motores elétricos, junto com o desenvolvimento de compressores, é o principal problema da indústria de refrigeração. As geladeiras do tipo frost-free não acumulam gelo no seu interior, o que evita o isolamento térmico realizado pelas grossas camadas de gelo formadas pelas geladeiras comuns. A não formação de gelo diminui o consumo de energia. Assim, numa geladeira tipo frost-free ligada a uma ddp de 0V circula uma corrente de 0,5A. Se essa geladeira ficar ligada 5 minutos a cada hora, seu consumo diário de energia, em kwh, é de a) 0,. b) 44. c) 0. d) 440. e) (Uerj 013) Ao ser conectado a uma rede elétrica que fornece uma tensão eficaz de 00 V, a taxa de consumo de energia de um resistor ôhmico é igual a 60 W. Determine o consumo de energia, em kwh, desse resistor, durante quatro horas, ao ser conectado a uma rede que fornece uma tensão eficaz de 100 V. 8. (G1 - cftmg 013) Uma pessoa verificou que o ferro elétrico de W, por ficar muito tempo em funcionamento, causa gasto excessivo na sua conta de energia elétrica. Como medida de economia, ela estabeleceu que o consumo de energia desse aparelho deveria ser igual ao de um chuveiro de W ligado durante 15 minutos. Nessas condições, o tempo máximo de funcionamento do ferro deve ser, em minutos, igual a a). b) 44. c) 66. d) (Uerj 013) Duas lâmpadas, L 1 e L, estão conectadas em paralelo a uma bateria de automóvel. A corrente em L 1 é igual a 1 3 da corrente em L. Admita que P 1 e P sejam as potências dissipadas, respectivamente, por L 1 e L. P1 A razão corresponde a: P a) 1 c) 1 9 d) 3 b) (Fuvest 013) Um raio proveniente de uma nuvem transportou para o solo uma carga de 10 C sob uma diferença de potencial de 100 milhões de volts. A energia liberada por esse raio é 7 (Note e adote: 1J = 3 10 kwh. ) a) 30 MWh. b) 3 MWh. c) 300 kwh. d) 30 kwh. e) 3 kwh. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto: No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 0 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. 11. (Fatec 013) Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 0 A e 5 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades. Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar, em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o máximo de a) 5 A. b) 10 A. c) 15 A. d) 0 A. e) 5 A.

3 1. (Uerj 01) Um chuveiro elétrico, alimentado por uma tensão eficaz de 10 V, pode funcionar em dois modos: verão e inverno. Considere os seguintes dados da tabela: A relação a) 0,5 b) 1,0 RI RV corresponde a: Modos Potência (W) Resistência ( Ω ) Verão 1000 R V Inverno 000 R I c) 1,5 d),0 13. (G1 - ifba 01) Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico destinado a proteger circuitos contra a sobrecarga e o superaquecimento. Pretende-se dimensionar um disjuntor para proteger um ambiente cuja rede elétrica fornece uma tensão de 10 V e possui uma lâmpada de 60 W, um ar condicionado de 1000 W e um computador de 140 W. Este ambiente ficará mais bem protegido, considerando-se a tolerância de 30%, com um disjuntor de: a) 30 A b) A c) 0 A d) 13 A e) 10 A 14. (Pucsp 01) No reservatório de um vaporizador elétrico são colocados 300 g de água, cuja temperatura inicial é 0 C. No interior desse reservatório encontra-se um resistor de 1 Ω que é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10 A quando o aparelho está em funcionamento. Considerando que toda energia elétrica é convertida em energia térmica e é integralmente absorvida pela água, o tempo que o aparelho deve permanecer ligado para vaporizar 1/3 da massa de água colocada no reservatório deve ser de Adote: 1 cal = 4, J Calor específico da água = 1,0 cal/g C Calor latente de vaporização da água = 540 cal/g P = 1 atm a) 3 min 37s b) 4 min 33s c) 4 min 07s d) 36 min 10s e) 45 min 30s 15. (Uftm 01) Um ônibus elétrico percorre um trecho plano de uma rua, com velocidade constante, consumindo uma potência elétrica de 400 kw. Sua fonte alimentadora tem uma tensão de 000 V. Calcule: a) a intensidade da corrente que alimenta esse ônibus. b) a tensão na subestação, se a resistência interna da fiação que a une ao ônibus for de 0,10 Ω. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 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. 16. (Unicamp 01) Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma bateria de íon-lítio, 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. 3

4 GABARITO Resposta da questão 1: [C] A quantidade de carga elétrica contida na bateria é dada por: q= i Δt 75Ah = 50A Δt 75 Δt = h 50 Δt = 1,5h Sabendo que a autonomia (em horas) da bateria é 1,5 horas temos: Δs = v Δt Δs = 60 1,5 Δs = 90km Resposta da questão : 0. Da definição de corrente elétrica: Q ne iδt 0, i = i = n = = n = 1,5 10. Δt Δt e 19 1, 6 10 N 0 10 = 10 N = 0. Resposta da questão 3: [D] Primeira Lei de OHM V = R.i 1 = Rx6 R =,0kΩ Resposta da questão 4: [E] Calculando a corrente elétrica: U 1500 i = = = 1,5 A i = 1500 ma. R 1000 Como a corrente para provocar fibrilação (i fib ) é de 500 ma: i 1500 = i = 3 i fib. i 500 fib Resposta da questão 5: [E] Dados: P 1 = 60 W = 0,06 kw; P = 15 W = 0,015 kw; Δt = 1 h. Calculando o consumo de energia de cada lâmpada em 1 hora: E1 = 0,06 1= 0,06 kw h ΔE = P Δt ΔE = E1 E = 0,06 0,015 E = 0,015 1= 0,015 kw h ΔE = 0,045 kw h. Resposta da questão 6: [A] Dados: U = 0 V; i = 0,5 A Se a geladeira fica ligada 5 minutos por hora, seu tempo de funcionamento em um dia é: min 1 hora horas Δ t = 5 4 = h/dia. hora 60 min dia 4

5 Da expressão da energia consumida por um aparelho ligado a uma ddp U percorrido por corrente i: E P t E U i t 0 0,5 0 W h E 0, kwh. Δ = Δ Δ = Δ = = Δ = Resposta da questão 7: Dados nominais fornecidos no enunciado: A partir destes dados, temos: Δ ( ω) ( ) 3 E P t k 4 h U = 00V P = 60w = = neste resistor é dada por: A energia consumida em 4 horas é dada por: Resposta da questão 8: [C] Dados: P f = W; Δt f = 15 min; P c = W Para um mesmo consumo de energia, temos: Resposta da questão 9: [B] U P = = = R P = P = 15w ( ) ( ) 3 E = P Δt = kw 4 h E = 0,06kwh Ef E c Pf Δt f Pc Δt c Δt f Δtf = 66min. Como mencionado no enunciado: i i = i = 3.i 3 Pc Δtc Pf = = = = 1 1 Estando paralelas, as lâmpadas estão submetidas à mesma tensão elétrica. Analisando a potência dissipada por cada uma temos: P1 P1 = U.i1 U= i 1 P P = U.i U= i P P1 = P.i 1= P.i 1 i i1 P.i = P.3.i P = P.3 1 P1 1 = P 3 Resposta da questão 10: [C] Dados: U = V; Q = 10 C; 1 J = kw h kw h ΔE = U Q = = 10 J ΔE = 10 [ J] ΔE = 300 kw h. J 5

6 Resposta da questão 11: [C] Dados: P = W; U = 110 V. Da expressão da potência elétrica: P P = U i i = = 13,1 A. U 110 Portanto, de acordo com as opções fornecidas, a extensão adequada é a que suporta o máximo de 15 A. Resposta da questão 1: [A] Dados: P V = W; P I =.000 W; U = 10 V; Da expressão da potência elétrica: U RI = U U P I R I U P V R I P V P = R = = = R P R U V PI U RV PI RV = PV RI = = 0,5. RV.000 Resposta da questão 13: [D] Dados: U = 10 V; P L = 60 W; P ar = 1000 W; P comp = 140 W; I máx = 1,3 i. P = U i = 10 i 1.00 = 10 i i = 10 A. Imáx = 1,3 i = 1,3( 10 ) Imáx = 13 A. Resposta da questão 14: [B] Dados: M = 300 g; R = 1Ω ; I = 10 A; c = 1 cal/g C; L V = 540 cal/g; 1 cal = 4, J. A quantidade de calor necessária para o processo é: Q = Qsensível + Q latente M 300 Q = M c Δθ+ LV = 300()( ) + ( 540 ) 3 3 Q = cal = J. Mas: Q Q Q P = Δt = = Δt = Δt P RI 1( 100) Δt = 73 s Δt = 4 min e 33 s. Resposta da questão 15: Dados: P =.400 kw = W; U ônibus =.000 V; R = 0,1 Ω. P a) i = = i =.400 A. Uônibus.000 b) A tensão na subestação, descontada a queda na rede, deve ser igual à tensão de operação do ônibus. Usub Urede = U ônibus Usub R i = U ônibus Usub 0,1(.400) =.000 U =.40 V. sub Resposta da questão 16: [C] Da definição de corrente elétrica: Q Q 0,8 Ah i m = Δ t = = = 0,5 h = 0,5( 60 min ) Δ t = 15 min. Δt i 3, A m 6