FÍSICA LISTA DE EXERCÍCIOS APOSTILA 13. c) o objetivo do resistor R neste circuito é transformar energia elétrica em energia luminosa.

Transcrição

1 FÍSICA Prof. Cazuza LISTA DE EXERCÍCIOS APOSTILA (G1 - ifsc 01) Um estudante do ensino médio quer montar em seu quarto um circuito com quatro lâmpadas idênticas com a seguinte especificação (,0 V 8,0 W). Mas para alimentar o circuito ele conta somente com uma fonte ( ε 0,0 V e r 1,0 ). Para não queimar as lâmpadas ele usa um resistor R, como está indicado na figura abaixo: Com base na situação exposta, é CORRETO afirmar que: a) as lâmpadas vão queimar, independentemente do valor de R. b) a resistência R vale,0. c) o objetivo do resistor R neste circuito é transformar energia elétrica em energia luminosa. d) a resistência R vale,0. e) se o estudante associar as lâmpadas em paralelo, elas não vão queimar.. (Pucsp 01) O resistor R B dissipa uma potência de 1 W. Nesse caso, a potência dissipada pelo resistor R D vale: a) 0,75 W b) 3 W c) 6 W d) 18 W e) W 3. (Unesp 01) Considere o circuito elétrico que esquematiza dois modos de ligação de duas lâmpadas elétricas iguais, com valores nominais de tensão e potência elétrica 60 V e 60 W, respectivamente. Modo A ambiente totalmente iluminado: a chave Ch, ligada no ponto A, mantém as lâmpadas L1 e L acesas. Modo B ambiente levemente iluminado: a chave Ch, ligada no ponto B, mantém apenas a lâmpada L 1 acesa, com potência menor do que a nominal, devido ao resistor R de resistência ôhmica constante estar ligado em série com. L 1 Considerando que as lâmpadas tenham resistência elétrica constante, que os fios tenham resistência elétrica desprezível e que a diferença de potencial de 10 V que alimenta o circuito seja constante, calcule a energia elétrica consumida, em kwh, quando as lâmpadas permanecem acesas por h, ligadas no modo A ambiente totalmente iluminado. Determine a resistência elétrica do resistor R, para que, quando ligada no modo B, a lâmpada dissipe uma potência de 15 W. L 1. (Ufmg 01) Arthur monta um circuito com duas lâmpadas idênticas e conectadas à mesma bateria, como mostrado nesta figura: Considere nula a resistência elétrica dos fios que fazem a ligação entre a bateria e as duas lâmpadas. Nos pontos A, B, C e D, indicados na figura, as correntes elétricas têm, respectivamente, intensidades i, i, i e i. A B C D 1

2 a) A corrente elétrica I B é menor, igual ou maior à corrente elétrica? Justifique sua resposta. b) Qual é a relação correta entre as correntes elétricas ia, i B e i D? Justifique sua resposta. c) O potencial elétrico no ponto A é menor, igual ou maior ao potencial elétrico no ponto C? Justifique sua resposta. 5. (Uff 01) Um estudante montou o circuito da figura com três lâmpadas idênticas, A, B e C, e uma bateria de 1V. As lâmpadas têm resistência de 100. i C a) Calcule a corrente elétrica que atravessa cada uma das lâmpadas. b) Calcule as potências dissipadas nas lâmpadas A e B e identifique o que acontecerá com seus respectivos brilhos (aumenta, diminui ou permanece o mesmo) se a lâmpada C queimar. 6. (Uftm 01) Assinale a alternativa que explica corretamente o funcionamento dos elementos componentes de um circuito elétrico. a) A resistência interna do amperímetro deve ser muito pequena, de forma a não interferir no valor da corrente a ser medida. b) Os fusíveis são elementos de proteção, pois não deixam passar qualquer corrente que os atinja. c) Os resistores são elementos muito utilizados para economizar energia elétrica, pois produzem energia térmica. d) A capacidade de geração de energia por uma bateria termina quando sua resistência interna diminui, esgotando-a. e) Os receptores de um circuito elétrico convertem toda a energia elétrica recebida em energia térmica. 7. (Uerj 011) No circuito abaixo, o voltímetro V e o amperímetro A indicam, respectivamente, 18 V e,5 A. Considerando como ideais os elementos do circuito, determine a força eletromotriz E da bateria. 8. (Ifsul 011) Um circuito elétrico é formado por uma fonte de alimentação ideal V com tensão de 1 V e três resistores ligados conforme a figura abaixo. Considerando-se que cada resistor tem resistência elétrica igual a 10, a resistência equivalente do circuito e a potência dissipada no resistor R3 valem, respectivamente, a) 30 e 1, W. c) 15 e 1, W. b) 30 e 1,6 W. d) 15 e 1,6 W.

3 GABARITO Resposta da questão 1: B Dados: U L = V; P L = 8 W; ε = 0 V e r = 1. Como as lâmpadas estão em série, a tensão na associação é a soma das tensões individuais: Uassic 8 V. Calculando a corrente no circuito: P U i 8 i i A. L L Calculando a resistência de cada lâmpada: U R i R R 0,5. L L L L Aplicando a lei de Ohm-Pouiillet ao circuito: ε i ε r Rassoc R i 0 1 0,5 R 5 3 R R. Resposta da questão : C Dados: E = V; I = 1 A; i A = 0,5 A; P B = 1 W; i C = 0,5 A. Como nos dois ramos superiores a corrente se divide igualmente (0,5 A em cada ramo), as resistências têm mesmo valor. Assim: RA 8 Ω. O resistor R B dissipa potência P B = 1 W, com corrente I = 1 A. Da expressão da potência elétrica dissipada num resistor: PB RB I 1 RB 1 RB 1 Ω. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: RA 8 E I E RB RCD I 1 RCD 1 RCD 8 Ω. A ddp nesse ramo é: U R I 8 1 U 8 V. CD CD CD A corrente (i D ) em R D é: id ic I id 0,5 1 id 0,75 A. A potência dissipada em R D por ser calculada por: P U i 8 0,75 P 6 W. D CD D D Resposta da questão 3: Dados: U L = 60 V; P L = 60 W = 0,6 kw; U = 10 V. No modo A as lâmpadas estão em série e ligadas à rede de 10 V. Portanto, elas estão operando em condições nominais, ou seja, cada uma está sob tensão de 60 V, dissipando 60 W. A energia elétrica consumida pelas duas lâmpadas em h é: E P t 0,06 E 0,8 kwh. A resistência R L de cada lâmpada é: UL R L RL 60. PL 60 ' P L No modo B, a potência é = 15 W. Para essa potência a corrente é: ' 1 PL RLi i i = i 0,5. Aplicando a lei de Ohm-Poullet para o modo B: 10 U R RL i 10 R 60 0,5 R 60 R ,5 3

4 eq Resposta da questão : O esquema a seguir ilustra a situação: a) Os pontos B e C estão no mesmo fio, portanto, por eles passa a mesma corrente: i B = i C = i. b) Como as duas lâmpadas estão em paralelo e têm resistências iguais, elas são percorridas por correntes iguais. Então: i B = i D = i. Essas duas correntes, i B e i D, somam-se formando a corrente i A. Assim: i A = i B + i D = i + i i A = i.. Portanto, a relação correta é: ia ib i D. c) A diferença de potencial elétrico entre dois pontos é U = R i. Como entre os pontos citados, A e C, não há elemento resistivo algum, o potencial elétrico no ponto A é igual ao potencial elétrico no ponto C. Resposta da questão 5: a) Dados: U = 1 V; R = 100 A resistência equivalente do circuito é: Ω. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: 1 U R I I I 0,08 A. 150 Assim: ia I 0,08 A; I ib ic 0,0 A.. b) Calculemos as potências dissipadas para o caso do item anterior: P R i Se a lâmpada C queimar, as lâmpadas A e B ficam em série, submetidas à tensão U = 6 V cada uma. As novas potências dissipadas serão: U ' ' 6 P PA PB 0,36 W. R 100 Comparando os valores obtidos, concluímos que o brilho da lâmpada A diminui e o brilho da lâmpada B aumenta. Resposta da questão 6: A PA 100 0,08 0,6 W; PB PC 100 0,0 0,16 W. ' O amperímetro é um instrumento ligado em série com os demais elementos do circuito. Por isso, a sua resistência interna deve ser desprezível em relação às demais resistências do circuito, de forma a não alterar significativamente a resistência equivalente desse circuito, fornecendo leitura de erro desprezível.

5 Resposta da questão 7: Dados: U CD = U BE = 18 V; i =,5 A. 1ª Solução: No resistor R 3 : U CD = R 3 i 3 18 = 1 i 3 i 3 = 1,5 A. A corrente total é: i = i + i 3 =,5 + 1,5 i = 6 A. Aplicando a Lei de Kirchoff na malha ABCDEFA: E R 1 i U CD R i = 0 E = 3 (6) (6) E = 60 V. ª Solução: No resistor R 3 : U CD = R 3 i 3 18 = 1 i 3 i 3 = 1,5 A. No resistor R : U BE = R i 18 = R (,5) R = Ω. A corrente total é: i = i + i 3 =,5 + 1,5 i = 6 A. Calculando a resistência equivalente do circuito: R R3 1 R eq = R1 R 3 R eq = 10. R R 1 3 Aplicando a Lei de Ohm-Pouillet: E = R eq i E = 10 (6) E = 60 V. Resposta da questão 8: D Dados: R1 = R = R3 = 10 Ω ; U = 1 V. Calculando a resistência equivalente: R R R R R3 0 R 15. eq Calculando a corrente total (I) no circuito: U 1 U I I 0,8 A. R 15 Como R e R3 são iguais, a corrente em cada um desses resistores é i, igual à metade da corrente total: I 0,8 i 0, A. A potência dissipada em R3 é: eq P3 R3 i = 10 0, P 1,6 W. 3 5