FÍSICA Adriano Jorge. Aula 1 - Eletrodinâmica

Transcrição

1 FÍSICA Adriano Jorge Aula 1 - Eletrodinâmica

2 E Coulomb (C) i Ampère (A) Segundos (s) 1 A = 1 C/s 19 e 16, 10 C

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4 i 1 18A i 2 12A

5 Resistores e Resistência Unidade(SI): 1 (ohm) 1V / A

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7 Potência Dissipada num Resistor U = R. i

8 resistividade Resistência e Resistividade

9 U U U U i i1 i2 i

10 U U U U i i1 i2 i R R Para 2 resistores ou R R R R R R R Para N resistores iguais R 1 pois R R R... R N N

11 Aparelhos Elétricos Amperímetro Mede corrente elétrica. Deve ser ligado em SÉRIE. Se for ideal a sua resistência é NULA. Símbolo: Voltímetro Mede DDP. Deve ser ligado em PARALELO. Se for ideal a sua resistência é INFINITA. Símbolo:

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13 Questão 01 Em um laboratório de Física do câmpus Florianópolis do IFSC, uma resistência elétrica de 400 W rompeu-se em dois pedaços. Um pedaço de tamanho 2L/3 e outro pedaço de tamanho L/3. Admitindo que a resistência elétrica estava ligada a uma rede de 220 V, assinale a soma da(s) proposição(ões) verdadeiras:

14 01) Cada pedaço da resistência elétrica possui respectivamente resistências de valores iguais 2R/3 e R/3 onde R era o valor da resistência antes de partir.

15 [01] Correta. A resistência é diretamente proporcional ao comprimento. Usando a 2ª lei de Ohm, as resistências dos pedaços são: R ρ A 2L ρ 3 2 ρ L 2 R R R R. ρ L 3 1 ρ L R R 2 R 1 R 1. A 3 A 3 L A 3 A 3

16 02) Cada pedaço da resistência elétrica continua dissipando uma potência de 400 W.

17 [02] Incorreta. Antes do rompimento, a potência dissipada era P = U 2 /R = 400 W. Quando o resistor se rompe, corta a corrente e os pedaços deixam de dissipar potência. Se, porém, cada pedaço for ligado separadamente à mesma ddp, a potência dissipada em cada um aumenta, conforme mostrado abaixo.

18 2 U P 400 W. R 2 2 U 3 U 3 P P1 600 W. 2R 2 R U U P P W. R R 3

19 04) Associando os dois pedaços em paralelo, a resistência equivalente é 2R/9 e ligando a rede de 220V a potência passa a ser de 1800 W.

20 [04] Correta. A resistência equivalente dos dois pedaços ligados em paralelo é: A potência dissipada na associação pode ser calculada com os resultados da afirmativa anterior.

21 A potência total dissipada também pode ser calculada através da resistência equivalente. P = U²/R = 400 W P = U²/(2R/9) = U².9/2R = (9/2)(U²/R) P = (9/2). 400 = 1800 W

22 08) Admita que seja possível alterar o diâmetro da resistência elétrica. Para que o pedaço 2L/3 passe a ficar com a mesma resistência antes de partir, o seu raio deve ser aumentado.

23 [08] Incorreta. Para que esse pedaço tenha sua resistência aumentada, o raio de sua secção transversal deve ser diminuído. A resistência elétrica de um condutor cilíndrico é dada pela expressão da 2ª lei de Ohm.

24 16) Quanto maior a resistência elétrica, maior a potência dissipada e consequentemente maior a transformação de energia elétrica em energia térmica por efeito Joule.

25 [16] Incorreta. Supondo que a afirmativa refira-se a diferentes resistores ligados à mesma ddp (U), a potência dissipada por efeito Joule é inversamente proporcional à resistência elétrica: P = U 2 /R. Portanto, quanto maior a resistência elétrica, menor a potência dissipada.

26 [16] Incorreta. P = U 2 /R. (Para U constante) Portanto, quanto maior a resistência elétrica, menor a potência dissipada. P = R.i 2. (Para i constante) Portanto, quanto maior a resistência elétrica, maior a potência dissipada.

27 32) Uma resistência de 400 W consegue aquecer em 50 C, 8 gramas de água por segundo.

28 [32] Incorreta. Dados: P = 400 W; c = 4J/g C; Δθ = 50 C Q mc m 4 50 P Δθ P 400 Δt Δt 1 m 2 gramas.

29 Questão 02 Dois fios metálicos, F 1 e F 2, cilíndricos, do mesmo material de resistividade de seções transversais de áreas, respectivamente, A 1 e A 2 = 2A 1, têm comprimento L e são emendados, como ilustra a figura abaixo. O sistema formado pelos fios é conectado a uma bateria de tensão V.

30 Nessas condições, a diferença de potencial V 1, entre as extremidades de F 1, e V 2, entre as de F 2, são tais que a) V 1 = V 2 /4 b) V 1 = V 2 /2 c) V 1 = V 2 b) d) V 1 = 2V 2 e) V 1 = 4V 2

31 Resposta da questão 2: [D] Dado: A 2 = 2 A 1. Combinando a primeira e a segunda lei de Ohm:

32 Questão 03 Considere o texto e a figura para analisar as afirmativas apresentadas na sequência. No circuito elétrico mostrado na figura a seguir, um resistor de 4Ω e uma lâmpada, cuja resistência elétrica é 8Ω estão ligados a uma fonte de 24V.

33 Nesse circuito são conectados dispositivos de medida de corrente elétrica, os amperímetros A 1 e A 2, e de diferença de potencial elétrico, o voltímetro V. Assume-se que os amperímetros e o voltímetro podem ser considerados ideais, ou seja, que seu efeito no circuito pode ser desprezado na forma como estão ligados.

34 A partir da análise do circuito, afirma-se que: I. As leituras dos amperímetros A 1 e A 2 são, respectivamente, 2,0A e 2,0A. II. A leitura do voltímetro V é 24V. III. As potências dissipadas no resistor e na lâmpada são, respectivamente, 16W e 32W.

35 Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s) a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III.

36 Resposta da questão 3: [C] Dados: E = 24 V; R = 4 Ω; RL = 8 Ω [I] Correta. No voltímetro ideal não passa corrente. Então os amperímetros fornecem a mesma leitura (L A ), o valor da corrente elétrica i, como indicado na figura.

37 Resposta da questão 3: [C] [I] Correta. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet:

38 Resposta da questão 3: [C] [II] Incorreta. A leitura do voltímetro (L V ) é a ddp entre os pontos A e B.

39 Resposta da questão 3: [C] [III] Correta. As potências dissipadas no resistor (P R ) e na lâmpada (P L ) são:

40 Questão 04 O circuito elétrico de um certo dispositivo é formado por duas pilhas ideais idênticas, de tensão V cada uma, três lâmpadas incandescentes ôhmicas e idênticas L 1, L 2 e L 3, uma chave e fios condutores de resistências desprezíveis. Inicialmente, a chave está aberta, conforme o desenho abaixo.

41 Em seguida, a chave do circuito é fechada. Considerando que as lâmpadas não se queimam, pode-se afirmar que

42 a) a corrente de duas lâmpadas aumenta. b) a corrente de L 1 diminui e a de L 3 aumenta. c) a corrente de L 3 diminui e a de L 2 permanece a mesma. d) a corrente de L 1 diminui e a corrente de L 2 aumenta. e) a corrente de L 1 permanece a mesma e a de L 2 diminui.

43 Resposta da questão 4: [A] Seja R a resistência de cada lâmpada e U a ddp fornecida pela associação das duas pilhas. Calculemos a corrente em cada lâmpada nos dois casos, usando a 1ª lei de Ohm:

44 Resposta da questão 4: [A] CHAVE ABERTA: A resistência equivalente é: A corrente gerada é: As correntes nas lâmpadas são: I1 = I2 =Iab = U/2R = 0,5U/R e I3 = 0

45 Resposta da questão 4: [A] CHAVE FEHADA: A resistência equivalente é: A corrente gerada é: R 3R Rfec R. 2 2 U U 2U U I fec I fec 0,67. R fec 3 R 3 R R 2 As correntes nas lâmpadas são: U Ifec i1 Ifec 0,67 ; i2 i3 0,33 R. R 2

46 Questão 04 Um aquecedor elétrico tem potência de 12 W e, de acordo com o fabricante, deve ser ligado a uma tensão de 6 V. O equipamento consiste de uma bolsa com isolamento térmico e uma resistência ôhmica para gerar calor por efeito Joule. Para ligá-lo em uma bateria automotiva de 12 V, faz-se um arranjo conhecido como divisor de tensão, conforme a figura a seguir.

47 As resistências R 1 e R 2 devem ser escolhidas de modo que o aquecedor funcione conforme as especificações do fabricante. Assim, a escolha dos resistores deve ser tal que R R e R 3 Ω. a) b) c) R R e R 3 Ω. d) R R e R 3 Ω R R e R 3 Ω

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49 Resposta da questão 5: [D] Dados: P A = 12 W; U A = 6 V. Calculando a resistência (R A ) do aquecedor: 2 2 A U 6 P A 12 RA 3 Ω. R R - A tensão no aquecedor é 6 V. Como R 2 e R A estão em paralelo, a tensão na associação também é 6 V, ou seja: U 2A = 6 V. A - Sendo U 1 a tensão no resistor R 1, temos: U U 12 U 6 12 U 6 V. 1 2A 1 1 A

50 Mas, sendo I a corrente total: U1 R1 I 6 R1 I. RA R2 3 R U 2 2A I 6 I RA R2 3 R2 R2 3 R2 3 R1 3 R 1. R 3 R R R 3 R 3 R R R R2 Como R 1 tem valor positivo, 3 R 1 < 3, então: 3 R2 1 1 R2 R 1. 3 R R 1 1 Além disso, se: R 0 3 R R R 1

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