Física C Semiextensivo V. 3

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1 GABAITO Física C Semiextensivo V. Exercícios 01) D 0) A Para que a corrente elétrica total seja a maior possível, o circuito deve possuir a menor resistência equivalente, ou seja, o menor número de resistência em série. V total V LED + V 1 V LED + 1,5 V LED 10,5 v V LED LED. i 10,5 LED LED 700 Ω 0) 6 Ω 04) E 05) E 06) D 07) E A resistência equivalente eq, aplicando a lei de Ohm, temos: V. i, logo, 5., então Ω A resistência equivalente vale eq Ω, aplicando a potência dissipada, temos: P total. i 400. (0,5) 100 W Ao interrompermos a passagem da corrente numa das lâmpadas, por estarem em série, todas apagarão. A tensão total é a soma das tensões de cada lâmpada: n lâmpada V V total lampada ,8 lâmpadas Como a tensão nos terminais de cada lâmpada não pode ultrapassar 15 V, deve-se selecionar 8 lâmpadas. Calculando a resistência da lâmpada temos, P V logo, V (, ) 45 9 Ω P 5, 08) A 09) C 10) D A corrente que atravessa a lâmpada, consequentemente o resistor, vale: i V 45, 0,5 A 9 Como a resistência mencionada e lâmpada na figura, estão associadas em série, temos que a resistência equivalente é dada por: eq 9 + Aplicando a lei de hm, temos: V. i, logo, 1 (9 + ). 0,5, então Ω P V Ω lâmpadas 1,5 Ω Calculando a resistência da lâmpada temos, P V logo, V ( 10) 144 Ω P 100 A corrente que atravessa a lâmpada, consequentemente o resistor, vale: i V A Como a resist~encia mencionada e lâmpada na figura, estão associadas em série, e para que a lâmpada tenha mesmo desempenho quando ligada em 40 V com esse resistor, temos que a ddp da resistência vale 10 V. Logo, a pot~encia dissipada pelo resistor vale: P v a) nº de lâmpadas b) P V 1,8 15, 100 W V V bateria cada lâmpada 9 15, 1,5 Ω 6 Física C 1

2 GABAITO 11) C 1) De acordo com as propriedades de associação de resistores em série temos: V AC + V BC e i AC i AB i BC então calculando a corrente elétrica equivalente, temos: V AC ( 1 + ). i AC logo, i AC VAC 6 1, A ( + ) 5 1 A ddp entre A e B então é dada por: 1. i AB. 1,,6 V a) V 1 V Se ambos os resistores estão em série, a corrente deve ser a mesma em ambos. Com base no gráfico: 4 V i 1 0,4 A i 0,4 A V 1 V b) Ω i1 04, V 1 0 Ω i 04, 14) B c) eq 40 Ω V total total. i total (máx) 00 total. 5 total 40 Ω total Ω P máx V ( ) P min V 0,1 w 0,9 w 15) A Como podemos observar na figura, com a chave C aberta a corrente elétrica percorre as duas lâmpadas com mesma intensidade (assossiação em série, eq ), logo, as duas possuem o mesmo brilho. Mas, quando fechamos a chave C, a lâmpada A entra em curto circuito (apaga), diminuindo a resistência equivalente do circuito eq, consequentemente, aumentando a intensidade de corrente que sai da fonte, por fim, aumentando o brilho da lâmpada B. 1) 16) I. eq 4. 1 Ω 4+ 1 II. eq N 6 Ω III. eq Ω eq 17) a) Física C

3 GABAITO 18) D 19) A 0) E b) + + eq eq 6 Ω eq V c) i i 1 60 A 1 0 i V 60 A 0 i V 60 5 A 1 d) i total i 1 + i + i A eq 1 Observando a figura, podemos dizer as malhas 1, e (ordem de cima para baixo) estão em paralelo. De acordo com as propriedades de associação de resistores em série temos: V V Conhecidos os valores de corrente elétrica e resistência da malha superior temos: 1. i V Aplicando a propriedade na malha central (), temos: i V 80 8 A 10 Aplicando a propriedade na malha central (), temos: V 80 8 A i 16 Numa residência, os aparelhos estão associados em paralelo. 1) B Ao ligarmos a geladeira, a corrente total se altera (I p ) e as demais mantêm-se constantes. ) a) Sim resistência igual a Ω; b) 8,1. 10 joules; c) Associação I. A associação em paralelo sempre reduz a resistência equivalente de um sistema elétrico. ) a) A resistência de cada lâmpada é igual a 11 Ω, a resistência equivalente do circuito A é igual a 11 Ω e do circuito B igual a 484 Ω; b) A potência dissipada em cada lâmpada do circuito A é de 100 W e no circuito B é de 5 W. 4) D 5)E P total P 1 + P + P P total 000 N P V Ω Observando a figura, podemos dizer as malhas 1, e (ordem de cima para baixo) estão em paralelo. De acordo com as propriedades de associação de resistores em série temos: V V 4 V Calculando a corrente elétrica na malha superior e central temos: Malha superior (1), temos: i 1 V 4 8 A 1 1 Malha superior (), temos: i V A Calculando a resistência equivalente é dada por: eq Então eq 9 18 Ω Física C

4 GABAITO 6) D 9) Falso. Em paralelo. 0. Falso. P. i ,6 54 W Verdadeiro. + + eq eq 0 Ω eq ) E 8) A i total Disjuntor de 5 A P V. i i P V A 110 Lâmpada: i L ,45 A Geladeira: i g ,81 A Micro-ondas: i mo ,6 A Torradeira: i to ,7 A il + ig + TE < 0 A Como as lâmpadas inicialmente, estão associadas em série, temos que a resistência equivalênte é dada por: eq 10 Aplicando a lei de Ohm, temos: V. i, logo, , então 40 Ω Calculando a nova resistência equivalente (lâmpadas em paralelo), temos: eq Ω Aplicando a lei de ohm, temos: 08. Falso. P V P 1 > P > P Inversamente proporcional à resistência. 16. Verdadeiro. i Q Q 0,15 t 00 Q 45 C onde t 5 min. 00 s. Verdadeiro. l 1 l 1 p 1 < p, pois <. 1 0) E A associação que se refere o texto é paralelo, logo, quanto mais aparelhos são ligados no T ou benjamim, menor a resistência equivalente, consequentemente, maior a intensidade de corrente elétrica total. Portanto, aumentando a quantidade de eletrodomésticos conectados na tomada, aumenta a corrente elétrica. 1) 1 0 Ω e 0 Ω Analisando a figura, podemos dizer que a única resistência do circuito é, logo, aplicando a lei de Ôhm temos: V. i, logo, V i 1 04, 0 Ω Na figura 1, como 1 e, são as únicas resistências do circuito, e estão em paralelo, podemos dizer que: V 1 V Aplicando a lei de ôhm em, temos a intensidade de corrente: i 1 0,4 A 0 Logo, a intensidade de corrente elétrica em 1 vale 0,6 A. Aplicando a lei de ôhm em 1, temos a intensidade de corrente: Ω i 06, 1 V. I, Logo, I V A 4 Física C

5 GABAITO ) 4 ) A 01. Falso. Todos os aparelhos podem funcionar juntos. 0. Verdadeiro. I total diminui. 04. Falso. A corrente nas lâmpadas não se altera. 08. Falso. Aumentará a resistência equivalente. 16. Falso. Não há influência no liquidificador.. Verdadeiro. Situação I eq 0 curto-circuito. Situalçao II eq Situação III eq associação das resistências é paralelo Calculando a intensidade de corrente elétrica total, temos: i total V V V Logo, a intensidade de corrente eq elétrica que atravessa o resistor vale: 5) C i V 4) A Os resistores 1, e estão entre os mesmos terminais de potencial elétrico, ou seja, possuem a mesma ddp, logo, estão associados em paralelo. Então, a resistência equivalente é eq 6) E eq N i V V i V Física C 5

6 GABAITO 7) C Na ligação feita pelo motorista, a intensidade da corrente elétrica formada no fusível (i F ) é igual à soma das intensidades das correntes elétricas formadas em cada uma das lâmpadas (i) ligadas em paralelo: 41) B de corrente elétrica será maior na lâmpada B, ou seja, terá maior brilho. 16. Incorreta. Se o interruptor for fechado, a lâmpada B entra em curto-circuito, ou seja, terá intensidade de corrente elétrica nula. 8) E i fusivel. i farol A partir da definição de potência elétrica, temos: P V. i farol i farol P V i farol ,5 A Como, i fusivel. 1,5,05 A Portanto, o motorista deve utilizar o fusível laranja. Aplicando a regra dos nós (1 a lei de Kirchhoff), concluimos que a resistência de 1,0 ohns está em curto-circuito, e as duas resistências restantes esão paralelos entre si, logo, a resistência equivalente é dada por: eq Então eq 6 1, Ω 5 E Aplicando a 1a Lei de Kirchhoff (divisão de corrente elétrica em associação em paralelo) L1 L4 L7 1 L 1 1 L L5 1 4 L6 As lâmpadas incandescentes emitem devido ao que aquecimento. As que mais se aquecem brilham mais. Como as lâmpadas são iguais, elas apresentam a mesma resistência. A potência dissipada na forma de calor por um resistor depende da resistência do resistor e da corrente que o percorre. Assim, as lâmpadas que apresentam o mesmo brilho, já que a resistência a mesma, são as percorridas pela mesma corrente. No caso, L, L e L L8 9) E A resistência equivalente da malha superior, vamos chamar de x que vale x 5 +. Fazendo a associação em paralelo da malha superior com a malha inferior, temos: eq x.4 substituindo, x.4 x + 4 x + 4 x x assim: x 1 Ω 40) 10 então: Como x 5 + logo, r então 7 Ω 01. Incorreta. Estão em série, são percorridas pela mesma intensidade de corrente elétrica, logo, possuem o mesmo brilho. 0. Correta. Estão em série, são percorridas pela mesma intensidade de corrente elétrica, logo, possuem o mesmo brilho. 04. Incorreta. Como estão em paralelo possuem mesma tensão, porém são filamentos de resistências iguais, logo, também possuem intensidades de corrente elétrica iguais, ou seja, mesmo brilho. 08. Correta. O fio onde está ligada a lâmpada B tem menos resistência que o fio onde está ligada a lâmpada A, devido à resistência. Logo, a intensidade 4) C Calculando a resistência equivalente do circuito temos: Malhas em paralelo: x ,8 Ω Total: eq x + 4,8 + 1, 6 Ω Aplicando a lei de ôhm i total V eq 4 6 A Dividindo a resistência é 1,5 vezes maior que 1, a intensidade de corrente em 1 é 1,5 maior que em, logo a intensidade de corrente que atravessa 1 vale,4 A 4) 8 6 Física C

7 GABAITO Ω Ω AB AB. i i i 1A 01. Falso 0. Verdadeiro. P V. i P P 10 w 04. Verdadeiro. 08. Falso. P. i P w 16. Falso.. Verdadeiro. V. i V V (associação em paralelo). 64. Falso. V 4 V 44) 48 V V Como V. i V 48 V 1. i V V. i 1 6. i i A V. i 1 4. i i A 45) 7 A resistência equivalente, intensidade de corrente elétrica e potência dissipada em cada circuito vale, respectivamente: I. 1. Ω, i 1 V 1 A, P 1 1. i 1. 1 W II. 1 P. i 1 Ω, i V. 9 7 W 1 9 A, III. + 1,5 Ω, i V P. i 1,5. 6 W 15, A, 01. Verdadeira. 0. Falsa. A potência dissipada em cada resistor é 9 W. 04. Verdadeira. P paralelo. i W e P serie. i 1. 4 W 08. Falsa. P > P > P Falsa. Quanto maior a rsistência do circuito, maior a potência dissipada.. Verdadeira. P total P resistor Física C 7

8 GABAITO 46) D Então, a razão solicitada no problema vale: V1 50 V ) eq + V. i 0. 1 i 10 A Acompanhe o trajeto da corrente na figura anterior. 49) A lâmpada L está submetida a uma tensão de 10 V. Veja por quê. V,,. i, V, V 10 V. Assim se P máx 40 W P V. i i i 4 A A corrente máxima suportada é 4 A. No entanto, perceba que na situação descrita passam 5 A. A lâmpada queima após algum tempo. A nova situação do circuito é apresentada abaixo: a) P 1 P 1. i. i. i 1. i 16. i 1 i i 4. i 47) E eq 4 Ω V. i 0 4. i i 7,5 A Chamando de 1, de e de, temos: Calculando a resistência equivalente entre e : x.. 6 1, Calculando a reistência equivalente do circuito: eq 1 + x + 1,, Calculando corrente elétrica que percorre o circuito: i V A ddp em, e x são iguais, logo: 1. i V e V V x x. i 1, V i i 1 + i i i 1 + 4i i 5 i 1 1. i 1. i 1 V ( + ). i V ( + ). 4. i 1 Como V 8. i1 ( + ). 4. i 1 6 Ω b) eq, Ω + 8 V. i i i 1A V. i V,61,6 V (tensão consumida em ). Sobrando para a associação em paralelo 6,4 V. 1. i 1 6,4. i 1 i 1 0, A P 1 1. i 1 P 1 (0,) 1,8 W 8 Física C

9 GABAITO 50) B 51) D a) Correta. Se a resistência do reostato for máxima, a associação V e 1 será a menor possível, logo, a resistência equivalente também será a menor possível, então a intensidade de corrente no circuito será máxima. b) Incorreta. Se a resistência do reostato for zero, a associação V e 1 será a maior possível, logo, a resistência equivalente também será a maior possível, pois 1 e estarão em série (soma direta). c) Incorreta. 1 e V só terão intensidades de corrente elétrica iguais, se suas resistências forem iguais, pois estão em paralelo. d) Incorreta. O valor de corrente em 1 e V também será muito pequeno (função linear). e) Incorreta. A tensão sobre depende da intensidade de corrente elétrica no circuito, que por sua vez depende do valor do reostato V. i 1 10 Ω A U.i 10, U 0V 0 Ω 0 Ω i1 10 Ω U 0V paralelo 60/11 Ω 8,0 Ω 0 Ω 8,0 Ω i1 60/11 Ω 8,0 Ω 1. 1,5A X Y X Y X Y U' Ω i U/ 0/(60/11) i 5,5A U' 44V 0V 5) D No circuito representado: P é voltímetro, pois se fosse amperímetro, deixaria a resiuistência em curto-circuito. Q é amperímetro, pois está associado em série com a fonte de tensão. 5) a) c) b) Física C 9

10 GABAITO 54) 55) a) 60. i 0. 0,4 i 0, A 57) B b) V CD CD. i V CD 40.0,6 V CD 4 V c) Leitura no próprio gerador V total V EF + + V CD V total 50. 0, V total 66 V eq 1 Ω + Ω eq 4 Ω V T T. i T 1 4. i T i T A AB. i Ω. 9 V,0 Ω,0 Ω 6,0 Ω 1 Ω 56) a) 1 V; 6,0 Ω 6,0b) Ωzero i 4,0 Ω 6,0 Ω 1 Ω 1 Ω i 1.5V 1.5V 1.5V i i 10 Ω i 1,5/10 i 0,5A i 0,15A,0 Ω U 4,0,15 U 0,6V i 0,15A 6,0 Ω i' 6,0 Ω 6,0 Ω i" 1 Ω i 0,15A i 0,15A U 6,0,15 U 0,9V indicação do voltímetro 1.5V 1.5V 1.5V i' 6,0 Ω 6,0 Ω i 0,15A i" 1 Ω i 0,15A i' 0,6/6 i' 0,1A i" 0,6/1 i" 0,05A ( o amperímetro que esta nesse trecho índica 0,1A 1.5V Voltímetro 0,9 V e Amperímetro 0,1 A 10 Física C

11 GABAITO 58) B 61) Calculando a resistência equivalente entre e 1, temos: x Como a ponte está em equilíbrio (galvanômetro) marca intensidade de corrente elétrica igual a zero, temos que: x então: x substituindo, fica: 59) C 60) B. 1 então concluimos + 1 que: 1 No equilíbrio da ponte, podemos dier que: a) V 4 V ; b) Logo, a) i 1. 4 i. ; b) i 1. 1 i. Concluimos que i 1. 4 i. 0 A ponte está em equilíbrio. Perceba: 10 cm 60 Ω 40 cm 4 50 Ω. CB 500 Ω. 100 Ω ,1 K Ω 6) 40 Ω Calculando a resistência equivalente entre as resistências de 00 ohns, temos: Y n Ω Como a ponte está em equilíbrio (galvanômetro) marca intensidade de corrente elétrica igual a zero, temos que: X. i Y. i 1 então: X substituindo, fica: X Ω 50 6) 15 Assim: eq N 01. Verdadeira. Com base no gráfico. 0. Verdadeira. V ε r. i 15 0 r.,5 5,5 r ( 1) r Ω 04. Verdadeira. No gerador: V ε r. i V ε. i Na câmara: V. i V 18. i Assim: V V ε. i 18. i 0 0i i 1 A 08. Verdadeira. ε r. i V 16. Falsa. P. i P 18. (1) P 6 W Física C 11

12 GABAITO 64) Assim: ε 10. r r r Ω 66) D ε 1 V r 0,8 Ω i 5 A i cc ε r r 5 Ω r V ε r. i V 1 0,8. 5 V 1 4 V 8 V (tensão fornecida no circuito) P V. i P 8. 5 P 40 W 67) Com base na tabela ε 1 V V 10 V i 100 A a) ε 1 V a) V ε r. i V i V. i V 45. i Assim: 00 5 i 45 i i i 4 A b) r 0,0 Ω e 0,1 Ω V ε r. i 1 10 r r r 100 0,0 Ω V. i E 0,1 Ω b) η P P útil total V. i ε. i V ε r. i V V 180 V V ε ,9 ou 90% 68) 18 V e 1,8 Ω 69) E 70) B 65) E c) P. i P 45. (4) P 70 W i A η 0,8 r? No gerador V ε r. i como η V ε 0,8 V ε V 0,8 ε 0,8 ε ε r. 0, ε r ε 10 r No resistor V. i V 1. i 0,8 ε 1. i, porém i A 0,8 ε 1. ε 4 ε 0 V 08, esistência equidistante do circuito externo na condição de potência máxima. EQ. r 1. Ω Logo: Associaremos ao resistor de Ω outro resistor de Ω em paralelo. 1 Física C

13 GABAITO 71) A 74) C η P PF G V. i ε. i ε ε ε ε. 0,5 50% I. Verdadeira. 7) 4,0 V De acordo com a geometria do circuito, e as polaridades das pilhas, concluimos ue as oilhas estão associadas em série entre si, e em série com a resistência. Então: eq 4. r pilha Ω Calculando a intensidade de corrente elétrica que atravessa o resistor, temos: eq. i, logo, i 1 V1 15 4,. 0,5 A eq 4 7) C Então a tensão sobre o resistor vale: V. i 16. 0,5 4,0 V Calculando a resistência interna de um gerador em curto-circuito (V 0) V ε r. i então r ε 45, 9 Ω i 05, eq. 5 r ε + i ε 5r + II. Verdadeira. III. Falsa. A pilha L0 possui mais resistência, logo determina menos corrente elétrica. 75) C Associando-os em paralelo temos que: ε eq ε (individual) 4,5 V e r eq r n 9 5 1,8 Ω 5000 eletroplacas. 0,15 V 750 V por linha r equivalente por linha 0,5 Ω r linha 150 Ω r total n linha 140 8, Ω V. i 750 ( ,). i i 0,9 A Física C 1

14 GABAITO 14 Física C

15 GABAITO Física C 15

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Física C Semiextensivo V. 3 Semiextensivo V. 3 Exercícios 01) a) eq 4 + 1 16 Ω 06) 3 Ω 1 b) 48 16 i 3 A c) 1 1 4. 3 1 V V V 1. 3 36 V d) P 1 1 1 P 1 4. 3 36 w P P 1. 3 108 w e) P total P 1 + P 144 w f) gerador ideal P fornecida P

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