Física C Intensivo V. 2

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1 Físca C Intensvo V Exercícos 01) C De acordo com as propredades de assocação de resstores em sére, temos: V AC = V AB = V BC e AC = AB = BC Então, calculando a corrente elétrca equvalente, temos: VAC 6 V AC = (R 1 + R ) AC, logo AC = = = 1, A ( R1+ R) 5 A ddp entre A e B é dada por: V AB = R 1 AB = 1, =,6 V 0) D A tensão total é a soma das tensões de cada lâmpada: n lâmpadas = Vtotal = 117 = 7,8 lâmpadas Vlâmpadas 15 Como a tensão nos termnas de cada lâmpada não pode ultrapassar 15 V, deve-se seleconar 8 lâmpadas 0) 5 kω Prmeramente, vamos calcular a tensão da batera deal No momento em que os pontos a e b são conectados por um fo sem resstênca, temos: V T = R T T, logo V T = ,001 = Quando conectamos os pontos a e b por uma resstênca R, temos: V T = R T T, logo 1,5 = ( R) 0,000, então ( R) = 7500 Assm R = = 5000 Ω = 5 kω 04) 5 Ω e 5 Ω 05) E R máx = R + R 1máx = = 5 Ω R mn = R + R 1mn = = 5 Ω 06) A 07) E Como P lâmpada = V,5 = 4,5 = 0,5 A V R = R 7,5 = R 0,5 R = 15 Ω Como podemos observar na fgura que consta no exercíco, com a chave C aberta a corrente elétrca percorre as duas lâmpadas com mesma ntensdade (assocação em sére, = R), logo as duas possuem o mesmo brlho Mas, quando fechamos a chave C, a lâmpada A entra em curto-crcuto (apaga), dmnundo a resstênca equvalente do crcuto = R, consequentemente aumentando a ntensdade de corrente que sa da fonte e, por fm, aumentando o brlho da lâmpada B Ao nterrompermos a passagem da corrente numa das lâmpadas, por estarem em sére, todas apagarão 08) 5 Comentáro 01 Correta A partr da equação geral de defnção de resstênca elétrca: R V 45, = R= R= 5 Ω 0 0 Correta O crcuto é o mesmo 04 Incorreta É o dobro 08 Incorreta Eles estão lgados em paralelo 16 Incorreta Ao aconar a chave 1, a resstênca do crcuto é gual a 5 REQ = REQ = 75 Ω e, ao aconar a chave, a resstênca do crcuto passa 5 a ser REQ = REQ = 7, 5 Ω 6 Correta Segundo o enuncado da questão: Vamos admtr que, para que um LED funcone perfetamente, a corrente elétrca que o percorre deva ser de 0,0 ma Para garantr sso, um resstor de resstênca R é assocado ao LED Resstores em sére lmtam a corrente Físca C 1

2 09) E 1) A Stuação I = 0 (curto-crcuto) Stuação II = R Stuação III = R (assocação das resstêncas é em paralelo) 14) 5 Quando abrmos C 1, a corrente em 1 ca para zero (dmnu) Porém, como a assocação dos resstores é em paralelo, a ddp nos resstores L e L não se altera, logo as correntes mantêm-se constantes ) A Observando a fgura, podemos dzer que as malhas 1, e (ordem de cma para baxo) estão em paralelo De acordo com as propredades de assocação de resstores em sére: V 1 = V = V Conhecdos os valores de corrente elétrca e resstênca da malha superor temos: V 1 = R 1 1 = 0 4 = 80 V Aplcando a propredade na malha central (): = V 80 = = 8 A R Aplcando a propredade na malha central (): R = V 80 = = 5 Ω Falso Em paralelo 0 Falso P = R = 150 0,6 = 54 W Verdadero = + + R1 R R = + + = 0 Ω Falso P = V P 1 > P > P R Inversamente proporconal à resstênca 16 Verdadero = Q 0,15 = Q Q = 45 C, t 00 em que t = 5 mn = 00 s Verdadero l 1 = l 1 = p 1 < p, pos R < R 1 15) C 11) E 1) A Numa resdênca, os aparelhos estão assocados em paralelo Como as lâmpadas ncalmente estão assocadas em sére, temos que a resstênca equvalente é dada por: = R Aplcando a le de Ohm: V = R, logo = R 5, então R = 40 Ω Calculando a nova resstênca equvalente (lâmpadas em paralelo), temos: = R 40 = = 4 Ω Aplcando a le de Ohm, temos: V = R, logo = V R = 4 = 5 A 16) E = R R = = V V = = V N R R R Físca C

3 17) C Calculando a resstênca equvalente do crcuto: Malhas em paralelo: R x = R R 1 = 8 1 R1+ R 8+ 1 = 4,8 Ω Total: = R x + R = 4,8 + 1, = 6 Ω Aplcando a le de Ohm: total = V = 4 6 = A Dvdndo a ntensdade de corrente nas malhas em paralelo: como a resstênca R é 1,5 vezes maor que R 1, a ntensdade de corrente em R 1 é 1,5 maor que em R, logo, a ntensdade de corrente que atravessa R 1 vale,4 A 0) E P = R = 1,5 = 6 W 01 Verdadera 0 Falsa A potênca dsspada em cada resstor é 9 W 04 Verdadera P paralelo = R = 1 W e P sére = R = 1 = 4 W 05 Falsa P > P > P 1 16 Falsa Quanto menor a resstênca do crcuto, maor a potênca dsspada Verdadera P total = P varstor Resolução 18) D A X V = R = V = 0 V 8 Y 1 V = 0 V paralelo 19) V X 60/11 X = V/R = 0/(60/11) = 5,5 A 60/11 Y 8 8 = 1,5 A Y V' = 8,5 5 V' = 44 V A resstênca equvalente, a ntensdade de corrente elétrca e a potênca dsspada em cada crcuto valem, respectvamente: I R 1 = R = Ω, 1 = V R = = 1 A, P 1 = R 1 1 = 1 = W II R = R = 1 Ω, = V R = 1 = 9 A, P = R = 1 9 = 7 W III R = R + R = 1,5 Ω, = V R = = A, 15, 1) C P T = potênca total dsspada nos cabos de transmssão P = G 5000 = = 5 A V 00 R = eq R = eq R = eq V Ω PT p = PG 1875 p = 5000 p = 0, 75 p = 7,5% % r = R r = 8 5 r = Ω P T = r P T = (5) P T = 1875 W Na lgação feta pelo motorsta, a ntensdade da corrente elétrca formada no fusível ( F ) é gual à soma das ntensdades das correntes elétrcas formadas em cada uma das lâmpadas () lgadas em paralelo: fusível = farol Físca C

4 A partr da defnção de potênca elétrca, temos: P = V farol farol = P V 4) E ) B farol = 55 = 1,5 A 6 Como fusível = 1,5 =,05 A, portanto o motorsta deve utlzar o fusível laranja Aplcando a 1ª le de Krchhoff (dvsão de corrente elétrca em assocação em paralelo): 5) E ) B As lâmpadas ncandescentes emtem luz devdo ao seu aquecmento As que mas se aquecem brlham mas Como as lâmpadas são guas, elas apresentam a mesma resstênca A potênca dsspada na forma de calor por um resstor depende da resstênca do resstor e da corrente que o percorre Assm, as lâmpadas que apresentam o mesmo brlho, já que a resstênca é a mesma, são as percorrdas pela mesma corrente No caso, L, L e L 4 a) Correta Se a resstênca do reostato for máxma, a assocação R V e R 1 será a menor possível, logo a resstênca equvalente também será a menor possível, então a ntensdade de corrente no crcuto será máxma b) Incorreta Se a resstênca do reostato for zero, a assocação R V e R 1 será a maor possível, logo a resstênca equvalente também será a maor possível, pos R 1 e R estarão em sére (soma dreta) c) Incorreta R 1 e R V só terão ntensdades de corrente elétrca guas se suas resstêncas forem guas, pos estão em paralelo d) Incorreta O valor de corrente em R 1 e R V também será muto pequeno (função lnear) e) Incorreta A tensão sobre R depende da ntensdade de corrente elétrca no crcuto, que por sua vez depende do valor do reostato R V Chamando R de R 1, R de R e R de R, temos: Calculando a resstênca equvalente entre R e R : R x = R R R R 6R R + R = = = 1, R R+ R 5R Calculando a resstênca equvalente do crcuto: = R 1 + R x = R + 1,R =, R Calculando a corrente elétrca que percorre o crcuto = V R = 1 R = 50, R As ddp em R, R e R x são guas, logo: V 1 = R 1 = R 50 R = 50 V e V = V x = R x = 1,R 50 R = 60 V Então, a razão solctada no problema vale: V1 50 V = 5 60 = 6 6) B,0,0 1 4 Físca C

5 1 " ' 1 = 0,15 A U = 6 0,15 U = 0,9 V ndcação do voltímetro = 0,15 A 4,0 ' = 0,6/6 ' = 0,1 A o amperímetro que está nesse trecho ndca 0,1 A ' 6,0 Ω 6,0 Ω = 0,15 A Ω " = 0,15 A 1 Ω " = 0,6/1 " = 0,05 A = 1,5/ = 0,15A 7) 80 = 0,15 A 4,0 U = 4 0,15 U = 0,6 V = 0,15 A = = = Ω R total = 4 + = Ω *V = R = 1 = 60 A amperímetro Físca C 5

6 * Pelo ramo que contém o voltímetro, temos o dobro da resstênca do outro ramo em paralelo, por sso neste passa metade da corrente que crcula no outro ramo Assm: = 0 A V 1 = R V = 0 1 V = 0 V (voltímetro) = 80 No amperímetro 1, o ramo possu resstênca R e corrente A Nos demas ramos, a resstênca é R e a corrente é 1A Logo, no amperímetro A : 1A + 1A + A + 1A + 1A = 6A 4) 1,1 kω 8) R = R + R = R 9) a) 1 V; b) zero 0) D 1) B No crcuto representado: P é voltímetro, pos, se fosse amperímetro, dexara a resstênca R em curto-crcuto Q é amperímetro, pos está assocado em sére com a fonte de tensão Calculando a resstênca equvalente entre R e R 1, temos: R x = R R 1, como a ponte está em equlíbro (galvanômetro), marca ntensdade de corrente elétrca gual R1+ R a zero, temos que: R x 00 = R 150, então: R x = R, substtundo fca: R1 R = R R1+ R, então R R = 1 R + R R 1, logo R R 1 = R Conclumos que: R 1 = R = R R 5) B 6) C cm 60 Ω 40 cm 4 R R = 50 Ω R BC R EG = R BE R CG R R = R R CE ddp = 0 R R CB = 500 Ω 0 Ω R 50 = R = 1,1 K Ω ) C ) D No equlíbro da ponte, podemos dzer que a) V 4 = V, b) V 1 = V 1 Logo, a) 1 R 4 = R ; b) 1 R 1 = R Conclumos que 1 R 4 R = 0 Na lustração abaxo, temos E = 1 V e a resstênca nterna do gerador gual à tangente do ângulo α, representado na fgura abaxo V (volts) 0 4,0 8, Logo, r = tg α = 8 = 0,5 Ω 16 (A) 6 Físca C

7 7) 4 V; Ω; 1 A Com base no gráfco: V = ε r quando V = 0 V = A 0 = ε r Quando V = 14 V = 5 A 14 = ε r 5 40) E 08 Verdadera V AB = ε r V AB = 0 1 V AB = 18 V 16 Falsa P = R P = 18 (1) P = 6 W = A η = 0,8 r =? No gerador: V = ε r como η = V ε 0,8 = V ε V = 0,8 ε A corrente de curto-crcuto é dada por: CC = ε r = 4 CC = 1 A 8) 18 V e 1,8 Ω Prmeramente, aplcando a equação do gerador quando a ntensdade de corrente elétrca no crcuto vale A V = ε r, como o crcuto externo não possu resstênca, temos V = 0 Logo, ε = r, então ε = r (1) Na sequênca, consderando o crcuto com uma resstênca 1,8 W entre a e b, com ntensdade de corrente elétrca 5 A V = ε r Logo, R = ε r assm: 1,8 5 = ε r 5, então 9 = ε r 5 () Substtundo a equação (1) na equação () temos: 9 = r r 5, então 9 = r 5, logo r = 9 = 1,8 Ω 5 Substtundo r = 1,8 W na equação (1), temos: ε = 1,8 = 18 V 9) Verdadera Com base no gráfco 0 Verdadera V = ε r 15 = 0 r,5 5 =,5 r ( 1) r = Ω 04 Verdadera No gerador: V = ε r V = ε Na câmara: V = R V = 18 Assm: V = V ε = 18 0 = 0 = 1 A 0,8 ε = ε r 0, ε = r ε = r No resstor: V = R V = 1 0,8 ε = 1, porém = A 0,8 ε = 1 ε = 4 ε = 0 V 08, Assm: ε = r 0 = r r = Ω 41) 4,0 V De acordo com a geometra dos crcutos e as polardades das plhas, concluímos que as plhas estão assocadas em sére entre s e em sére com a resstênca R Então: = 4 r plha + R = = 4 Ω Calculando a ntensdade de corrente elétrca que atravessa o resstor R, temos: V t =, logo t = V 1 15, 4 = = 0,5 A Req 4 Portanto, a tensão sobre o resstor R vale: V = R = 16 0,5 = 4,0 V 4) E Aplcando a equação da potênca máxma e da corrente de curto-crcuto ( cc ) do gerador, temos: P = ε ε ε logo 50 =, então: = 00 (1) 4r 4r r CC = ε r, logo ε = () r Substtundo a equação () na equação (1) temos: ε = 00, então: ε = 00 = 0 V Substtundo E = 0 V na equação (), temos: 0 =, r então: r =,0 Ω Resposta: a alternatva ncorreta é a letra E, pos a potênca máxma ocorre quando a ntensdade de corrente elétrca é gual a 5 A Físca C 7

8 4) B V = R ε = (4 + r) (eq 1) Chave aberta Resstênca equdstante do crcuto externo na condção de potênca máxma R EQ = r = 1 Ω Logo, assocaremos ao resstor de Ω outro resstor de Ω em paralelo 44) a) 1 V; b) r = 0,00 Ω e R = 0, Ω Com base na tabela: ε = 1 V V = V = 0 A a) ε = 1 V b) r = 0,0 Ω e R = 0,1 Ω V = ε r 1 = r 0 + = +0 r r = 0 = 0,0 Ω V = R = R 0 R = 0 E = 0,1 Ω Potênca total dsspada pela batera: P = ε = 60 = 600 W V = R ε = (r + 8) 6 (eq ) Igualando eq 1 e eq : (4 + r) 5 = (r + 8) r = r + 4 r = 4 r = Ω Então pelo eq 1 ε = (4 + ) ε = 60 V 47) a) 6 A b) 45 A V AB = R AB 0 = 5 = 6 A 45) V ε = 1 V r = 1 Ω = A V =? V = ε r V = 1 1 V = V 46)60 V;,0 Ω; 600 W Chave fechada a) = 6 A b) V T = ε r V TOTAL = = 78 V 8 Físca C

9 Assm: 78 = ε 6 ε = 90 V CC = ε r = 90 = 45 A c) η = ε V = = 0,6 ou 60% 00 50) a) R 1 = Ω; R = Ω e R = 1 Ω; b) 75% e 67%, respectvamente 48) C 5000 eletroplacas 0,15 V = 750 V por lnha r equvalente por lnha = 0,5 Ω 5000 r lnha = 150 Ω r total = 150 = 150 n lnha 140 = 8, Ω V = R 750 = ( ,) = 0,9 A tgα = r = 40 0 = Ω 49) a) 640 W b) V c) 60 % tgα = r = = 1 Ω a) P fornecda = V 1600 = 00 = 8 A P dsspada = r P dsspada = 8 = 640 W b) P útl = P fornecda P dsspada = 960 W P útl = 960 ε' = 960 ε' 8 = 960 ε' = V tgα = R 1 = 0 = Ω Físca C 9

10 a) R 1 = Ω; R = Ω b) Gerador: V = ε r V = 40 V = 40 5 V = 0 V η = V ε = 0 40 = 0,75 η = 75% Receptor: V = ε + r V = + 1 V = + 15 V = 15 V η = ε V = 15 = 0,67 η = 67% 5) a) 5,0 W b) 1,0 A c) 5,0 V V = 5 V m = 0 kg v = 0,5 m/s η = 0,8 P = m g = 0 = 00 N a) P = W = F d t t = F v = 00 0,5 = 0 W; b) η = ε' (x ) (x ) V = P útl 0,8 = 0 P P P total = 15 W; total total c) P consumda = V 15 = 5 = 5,0 A 5) D 51) C As forças que atuam no elevador são: T P T: força de tração P: peso do conjunto (elevador + pessoas) P = (m elevador + m pessoas ) g P = ( ) P = N A partr da defnção de potênca (P): P = ε t Uma vez que a velocdade do elevador é constante, pode-se afrmar que o elevador, à medda que sobe, adqure energa potencal gravtaconal = ε ε 1 0 = R+ r + 5+ = = 1 A V x V y = V x V y = + = +1 V 54) B Δε = m g Δh Logo, a expressão da potênca fca: P = m g h t Mas h = v Assm, P = m g v, em que v = 4 m/s t Procedendo às devdas substtuções numércas: P = P = W = 56 kw Consderando que essa seja a potênca elétrca do motor (P = U ), segue: = 0 55 A Vamos supor que a fonte de 1 V se comporte como gerador e a fonte de 6 V, como receptor: = 0 = 1 A = 0 Físca C

11 55) E = = 0 = 0,5 A No sentdo que fo suposto, ou seja, de y para x I Verdadera C = ε o A d II Falsa A capactânca se reduz à metade III Falsa Não depende da carga 04 Verdadera E p = C U ou E p = Q V ou E p = Q C A partr da últma expressão, temos que: C = Q E p Em termos de undade (dmensão) [F] = Coulomb Joule 08 Falsa O campo entre as placas é unforme 16 Falsa A capactânca aumentará, e a ddp dmnurá em relação à ncal 58) C 56) C Justfcatva: no momento do carregamento do capactor, a quantdade de carga elétrca cresce em função do tempo, enquanto a corrente elétrca dmnu Já no descarregamento de um capactor, ocorre o nverso Enquanto a carga elétrca dmnu, a corrente cresce, em função do tempo, a partr de um valor negatvo até atngr o valor gual a zero Portanto, a sequênca exata é F, V, V, F, F 57) C = 8 µf 01 Falsa C' = k C o k: constante delétrca 0 Verdadera Q = C V Q = = = 160 µc C 1 = C C C + C = C 4 = C C 4 = C + C4 + C 14 = C 1 + C 4 = 6 F 59) C = -6 F = 1 6 F C eq = C C + + C = C Físca C 11