Ensino Médio. Nota. Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018. Lista 7 Geradores, Receptores e Capacitores

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1 Ensino Médio Professor: Vilson Mendes Disciplina: Física I Aluno(a): Nº. Série: 3ª Turma: Data: / /2018 Lista 7 Geradores, Receptores e Capacitores N2 Nota 1. Um gerador elétrico mantém entre seus terminais uma tensão U1 = 12 V quando percorrido por corrente elétrica de intensidade i1 = 1,5 A. Quando atravessado por uma corrente de intensidade i2 = 2 A, a tensão em seus terminais passa a ser U2 = 11 V. Determine, para esse gerador: a) a força eletromotriz ε e a resistência elétrica interna r; b) sua equação característica. 2. Uma bateria comum de automóvel tem força eletromotriz ε = 12 V. Um amperímetro ideal conectado diretamente aos terminais dessa bateria acusa a passagem de uma corrente elétrica de intensidade i = 30 A. Determine: a) a resistência elétrica interna dessa b) sua equação característica. 6. Para o circuito representado abaixo, calcule a intensidade da corrente elétrica que atravessa o gerador e a ddp nos terminais do resistor de 5 Ω. 7. O diagrama abaixo mostra as curvas características de dois geradores, A e B. 3. A figura abaixo mostra a curva característica de um gerador elétrico. Determine: a) a fem ε e a resistência elétrica interna r equivalente à associação em série dos geradores A e B; b) a ddp U mantida nos terminais da associação, quando a intensidade de corrente elétrica através dos geradores é de 4 A. Determine sua fem ε, sua resistência interna r e a intensidade da corrente de curto-circuito icc. 4. Uma bateria de força eletromotriz 12 V e resistência interna 1 Ω é ligada aos terminais de dois resistores com resistências, R2 e R3, ligadas em série. Se R2 = 3 Ω, quanto deve ser o valor de R3 para que a corrente na resistência interna da bateria seja de 1,5 A? 5. No circuito da figura abaixo, determine a intensidade da corrente elétrica fornecida pela 8. No circuito esquematizado a seguir, determine a potência dissipada pela lâmpada L, cuja resistência elétrica vale 4 Ω. 9. Um receptor elétrico possui força contraeletromotriz ε' = 100 V e resistência elétrica interna r' = 5 Ω. a) Qual é a equação característica desse receptor? b) Represente em um diagrama U i a curva característica desse receptor. 10. Um motor elétrico é submetido a uma ddp de 12 V, sendo atravessado por uma corrente elétrica de intensidade 3 A. Mudando-se a tensão para 15 V, a corrente passa a ter intensidade 6 A. Determine a fcem ε' e a resistência interna r' desse motor elétrico. Página 1

2 11. A figura a seguir mostra um circuito constituído por um gerador e um receptor. Determine: a) a intensidade da corrente elétrica; b) a ddp entre A e B; c) o rendimento do gerador. Determine: a) a capacitância eletrostática do capacitor; b) a energia potencial elétrica por ele armazenada. 17. No circuito esquematizado, a força eletromotriz da bateria é ε = 10 V e sua resistência interna é r = 1,0 Ω. 12. A figura abaixo mostra um circuito elétrico constituído por um gerador (28 V/1 Ω), um motor elétrico (20 V/2 Ω), uma lâmpada com resistência elétrica 5 Ω, um amperímetro ideal e um voltímetro ideal. Sabendo que R = 4,0 Ω e C = 2,0 μf, e que o capacitor já se encontra totalmente carregado, determine: a) a indicação do amperímetro ideal; b) a tensão entre os pontos a e b; c) a carga elétrica armazenada no capacitor. Nessas condições: a) esboce esquematicamente este circuito elétrico utilizando os símbolos adequados; b) determine as indicações do amperímetro e do voltímetro; c) determine a potência elétrica dissipada na lâmpada; d) determine o rendimento do motor. 18. No circuito da figura abaixo, o capacitor armazena 4 mj de energia com a chave Ch na posição A. 13. No circuito mostrado a seguir, a corrente que passa pelo amperímetro ideal tem intensidade 2 A. Levando a chave Ch para a posição B, determine a intensidade da corrente elétrica que passará pelo gerador. REVISANDO O CONTEÚDO Invertendo-se a polaridade do gerador de fem ε2, a corrente no amperímetro mantém seu sentido, mas passa a ter intensidade 1 A. Determine a fem ε2. 1. (UEM-PR) O gráfico a seguir representa a curva característica de um gerador elétrico. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a equação do gerador. 14. Um capacitor com capacidade 5 μf é conectado aos terminais de uma bateria ideal de fem 12 V. Determine a carga elétrica e a energia potencial elétrica armazenada pelo capacitor. 15. Um capacitor armazena uma carga elétrica de C e uma energia potencial elétrica de J. Determine a capacidade do capacitor e a ddp entre suas armaduras. 16. No circuito mostrado a seguir, o capacitor encontra-se eletrizado com uma carga elétrica de 400 μc. a) U = 20 2i b) U = 10 5i c) U = 10 20i d) U = i e) U = 10 2i Página 2

3 2. (UFJF-MG) Nos dois circuitos a seguir, as quatro baterias são idênticas, assim como as duas lâmpadas. Comparando o brilho das lâmpadas nos dois circuitos, assinale a alternativa correta sobre qual delas brilha mais. opere dentro de suas especificações, o circuito da figura é um dos sugeridos pelo fabricante: a bateria tem fem ε = 6,0 V (resistência interna desprezível) e a intensidade da corrente elétrica deve ser de 330 ma. a) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem menor que uma única b) A lâmpada do circuito 1, porque as duas baterias em série fornecem voltagem maior que uma única c) A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem menor que uma única d) A lâmpada do circuito 2, porque as duas baterias em paralelo fornecem voltagem maior que uma única e) Ambas brilham igualmente. 3. (UEM-PR) Se a bateria de automóveis é uma associação de seis pilhas de chumbo, cada uma com um potencial de 2,0 V, as seis pilhas ligadas em série fornecerão uma voltagem de: a) 6,0 V b) 24,0 V c) 12,0 V d) 3,0 V e) 2,0 V 4. (UFPB) Uma bateria de força eletromotriz 14 V e resistência interna 2 Ω é conectada a um resistor com resistência igual a 5 Ω, formando um circuito elétrico de uma única malha, conforme representação a seguir. Nesse contexto, quando o voltímetro é ligado aos pontos a e b do circuito, a leitura correta desse voltímetro é: a) 10 V b) 15 V c) 20 V d) 25 V e) 30 V 5. (Unifesp) Uma das mais promissoras novidades tecnológicas atuais em iluminação é um diodo emissor de luz (LED) de alto brilho, comercialmente conhecido como luxeon. Apesar de ter uma área de emissão de luz de 1 mm 2 e consumir uma potência de apenas 1,0 W, aproximadamente, um desses diodos produz uma iluminação equivalente à de uma lâmpada incandescente comum de 25 W. Para que esse LED Nessas condições, pode-se concluir que a resistência do resistor R deve ser, em ohm, aproximadamente de: a) 2,0 b) 4,5 c) 9,0 d) 12 e) (UPE) No circuito elétrico a seguir, considere o gerador com ε = 10 V e r = 1 Ω. Analise as afirmativas abaixo. (1) A corrente elétrica no circuito vale 2 A. (3) A potência dissipada pelo resistor de 10 Ω é de 10 W. (5) O rendimento do gerador é de 80%. (7) A diferença de potencial entre os pontos A e B vale 8 V. A soma dos números entre parênteses que corresponde às proposições corretas é igual a: a) 16 b) 15 c) 1 d) 8 e) (Puccamp-SP) Uma bateria é constituída por cinco elementos, cada um com fem ε = 1,0 V e resistência interna r = 0,10 Ω, associados em série. Aos terminais dessa bateria é ligada uma associação de resistores, como mostra o esquema. A potência elétrica dissipada pela associação de resistores, em watt, vale: a) 30 b) 20 c) 12 d) 8,0 e) 4,5 Página 3

4 8. (UPE) No circuito elétrico a seguir, estão representados dois geradores idênticos, com ε = 12 V e r = 1 Ω. O amperímetro e o voltímetro são ideais. Analise as proposições a seguir e julgue-as como verdadeiras (V) ou falsas (F). ( ) A leitura do amperímetro é de 2 A. ( ) A leitura do voltímetro é de 10 V. ( ) A resistência equivalente do circuito é de 12 Ω. ( ) A potência dissipada no resistor de 10 Ω é de 40W. ( ) O rendimento do gerador entre os pontos C e B é de aproximadamente 83,33%. 9. (UEM-PR) Duas pilhas, cada uma com força eletromotriz 3,0 V e com resistência interna 1,0 Ω, são conectadas para acender uma lâmpada com valores nominais de 4,8 V e 0,6 A. Considere que valores menores que os nominais não acendem a lâmpada e maiores que esses vão queimá-la. Dê como resposta a soma dos números que precedem as proposições corretas. 01) Para que a lâmpada acenda, as pilhas devem ser associadas em série, conforme esquema do circuito elétrico abaixo. 02) O gráfico abaixo representa as variações do potencial em um circuito elétrico projetado para fazer a lâmpada acender. Calcule a diferença de potencial VA VB entre os pontos terminais A e B em função de ε. 11. (Puccamp-SP) Hoje, ninguém consegue imaginar uma residência sem eletrodomésticos (aparelho de TV, aparelho de som, geladeira, máquina de lavar roupa, máquina de lavar louça etc.). Uma enceradeira possui força contraeletromotriz de 100 V. Quando ligada a uma tomada de 120 V, ela dissipa uma potência total de 40 W. Nestas condições, a resistência interna da enceradeira, em ohm, vale: a) 2,0 b) 3,0 c) 5,0 d) 10 e) (Uece) No circuito da figura a seguir, ε1 = 12 V, ε2 = 24 V, r1 = r2 = 3 Ω e R = 6 Ω. O potencial elétrico, em volt, no ponto X é: a) superior a 1 V e inferior a 3 V. b) superior a 3 V e inferior a 12 V. c) indeterminado. d) superior a 12 V 13. (UFSC) Uma determinada lanterna funciona com quatro pilhas ideais de 1,5 V, ligadas em série, que alimentam uma lâmpada de resistência constante. Numa primeira situação, quando as pilhas estão ligadas corretamente, passa através da lâmpada uma corrente elétrica de intensidade 1,0 A. Numa segunda situação, uma das pilhas é invertida, mantendo o contato entre os polos. 04) A potência dissipada na lâmpada é 2,88 W. 08) A força eletromotriz equivalente do circuito adequado para acender a lâmpada é 1,2 V. 16) Para que a lâmpada acenda, as pilhas devem ser conectadas em paralelo. 10. (UFRJ) Uma bateria ideal de força eletromotriz ε está ligada a um circuito como ilustra a figura a seguir. Em relação às situações apresentadas, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01) A diferença de potencial na lâmpada, na segunda situação, é a metade da primeira. 02) A lanterna não irá funcionar na segunda situação, pois não haverá passagem de corrente elétrica. 04) A resistência elétrica do filamento da lâmpada é de 6 Ω. 08) A potência elétrica dissipada na segunda situação é quatro vezes menor do que na primeira. 16) A lanterna irá entrar em curto-circuito na segunda situação. Página 4

5 32) Na primeira situação, as pilhas estão ligadas em série, logo a corrente elétrica é a mesma em todo o circuito, ao contrário da segunda situação, onde a corrente é diferente em cada pilha. Dê como resposta a soma dos números que precedem as proposições corretas. 14. (Uece) A figura a seguir mostra um circuito elétrico formado por um capacitor, uma bateria e uma chave. 04) CA e CB dependem de QA e QB. 08) VA duplica quando QA é duplicado. 16) CA e CB independem de VA e VB. Dê como resposta a soma dos números que precedem as proposições corretas. 18. (Unicamp-SP) Quando um rolo de fita adesiva é desenrolado, ocorre uma transferência de cargas negativas da fita para o rolo, conforme ilustrado na figura. Quando o campo elétrico criado pela distribuição de cargas é maior que o campo elétrico de ruptura do meio, ocorre uma descarga elétrica. Foi demonstrado recentemente que essa descarga pode ser utilizada como uma fonte econômica de raios X. Após a chave ter ficado ligada por um longo período de tempo, a carga no capacitor, em μc, é aproximadamente: a) 0,5 b) 2,0 c) 72,0 d) 12,0 15. (UFPE) Um capacitor, em equilíbrio eletrostático sob uma tensão de 12 V entre as suas placas, armazena uma quantidade de energia potencial eletrostática igual a 3, J. Pode-se afirmar que a capacitância de tal capacitor vale: a) F b) F c) F d) F e) F 16. (UFPR) Capacitores são dispositivos que podem armazenar energia quando há um campo elétrico em seu interior, o qual é produzido por cargas elétricas depositadas em suas placas. O circuito a seguir é formado por um capacitor C de capacitância 2 μf e por duas fontes de fem, consideradas ideais, com ε1 = 10 V e ε2 = 15 V. Para um pedaço da fita de área A = 5, m 2 mantido a uma distância constante d = 2,0 mm do rolo, a quantidade de cargas acumuladas é igual a Q = C V, sendo V a diferença de potencial entre a fita desenrolada e o rolo e C = ε0 A em que ε0 9,0 d C/(Vm). Nesse caso, a diferença de potencial entre a fita e o rolo para Q = 4, C é de: a) 1, V b) 5, V c) 2, V d) 1, V 19. (Unama-PA) Uma das aplicações de um capacitor é o fornecimento de energia elétrica para uma lâmpada, chamada flash, anexada nas máquinas fotográficas. Considere que o circuito de uma máquina seja o apresentado a seguir, onde temos uma pilha para carregar o capacitor C, uma chave (ch) que pode fazer contato com os pontos A e B, e um ponto neutro N. A linha curva pontilhada é apenas para indicar que o percurso da chave é giratório. Assinale a alternativa correta para a energia elétrica armazenada no capacitor C. a) J b) J c) J d) J e) J 17. (UFPB) Considere dois capacitores (A e B) isolados, com capacitâncias CAe CB, respectivamente, com CA > CB. Nesse contexto, a diferença de potencial entre as placas do capacitor A é representada por VA e a do capacitor B, por VB; a carga do capacitor A é representada por QA e a do capacitor B, por QB. Com base nessas informações, identifique as proposições verdadeiras: 01) VA > VB quando QA = QB. 02) QA > QB quando VA = VB. Observando e analisando o circuito podemos afirmar que: a) quando a chave ch está conectada na posição A, e o capacitor já está carregado, a corrente no circuito é a máxima possível fornecida pela pilha. b) para carregar o capacitor a chave deve estar na posição B. c) a lâmpada flash acende quando a chave é colocada na posição A. d) a lâmpada flash acende quando a chave é colocada na posição B. Página 5

6 20. (UFPA) A maioria dos equipamentos elétricos ou eletrônicos possui em seus circuitos capacitores de forma isolada ou em associações com diversas finalidades. Na montagem a seguir, efetuada em laboratório, foram ligadas, na forma indicada no circuito, três lâmpadas incandescentes iguais, de valores nominais 6 V/12 W, um capacitor de capacitância F e uma bateria de 12 V, com resistência interna desprezível, e com interligações feitas por duas chaves K1 e K2. b) 10. ε = 9 V e r = 1 Ω 11. a) 5 A b) 11 V c) 91,7% 12. a) Considerando que o capacitor sempre está inicialmente descarregado e que todas as operações descritas na montagem são independentes e iniciam no instante t = 0, analise as afirmativas a seguir. 1. Fechando K1 e mantendo K2 aberta, L1 e L2 acendem momentaneamente e apagam a seguir. 2. Fechando K2 e mantendo K1 aberta, L1, L2 e L3 não acendem e apenas o capacitor é carregado. 3. Sendo fechadas ao mesmo tempo as chaves K1 e K2, o capacitor será carregado com carga igual a C. 4. Com as duas chaves fechadas, após alguns instantes circulará uma corrente de 2 A nas lâmpadas L1 e L3. De acordo com os dados fornecidos e com o circuito apresentado, estão corretas as afirmativas: a) 3 e 4 b) 2 e 4 c) 2, 3 e 4 d) 1, 2 e 3 e) 1, 3 e 4 Gabarito 1. a) ε = 15 V e r = 2 Ω b) U = 15 2i 2. a) 0,4 Ω b) U = 12 0,4i 3. ε = 6 V, r = 2 Ω e icc = 3,0 A 4. 4 Ω 5. 2 A 6. 1,2 A e 6 V 7. a) ε = 18 V e r = 2,5 Ω b) 8 V W 9. a) U = i b) 1 A e 5 V c) 5 W d) 90,9 % V µc e 360 µj µf e 400 V 16. a) 2 µf b) 0,04 J 17. a) 2 A b) 8 V c) 16 µc A Revisando o conteúdo 1. a 2. b 3. c 4. a 5. c 6. e 7. e 8. VFVVV ε/3 11. d 12. c c 15. d 16. a c 19. d 20. e Página 6