Eletrodinânica - Exercícios

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1 Eletrodinânica - Exercícios Professor Walescko 13 de outubro de 2005 Sumário 1 Exercícios 1 2 Vestibulares UFRGS 7 3. O gráfico representa a corrente elétrica i em função da diferença de potencial V aplicada aos extremos de dois fios resistores de resistências elétricas R 1 e R 2. 3 Gabarito 11 1 Exercícios 1. (UERGS ) Um chuveiro elétrico está instalado numa casa onde a rede elétrica é de 110 V. Um eletricista considera aconselhável alterar a instalação elétrica para 220 V e utilizar um chuveiro de mesma potência que o utilizado anteriormente pois, com isso, o novo chuveiro (a) consumirá mais energia elétrica. (b) consumirá menos energia elétrica. (c) será percorrido por uma corrente elétrica maior. (d) será percorrido por uma corrente elétrica menor. (e) dissipará maior quantidade de calor. 2. A corrente elétrica convencional, através de um fio metálico é constítuida pelo movimento de (a) cargas positivas no sentido da corrente. (b) cargas positivas no sentido oposto ao lado da corrente. (c) elétrons livres no sentido oposto ao da corrente. (d) íons positivos e negativos. (e) elétrons livres no mesmo sentido da corrente. Para essa situação, verifica-se que (a) a resistência R 1, não é constante entre 0 e 100 volts. (b) para V = 120 V a corrente elétrica no resistor de resistência elétrica R 1 é menor do que no R 2. (c) a resistência R 2 aumenta com o aumento da temperatura. (d) a relação entre as resistências (R 1 /R 2 ) não é constante. (e) a resistência elétrica R 1 é menor do que a R Um fio metálico de 0,80 m de comprimento apresenta a resistência de 100 ohms quando seu diâmetro é de 2,0 x 10 3 m. Se o diâmetro fosse 4,0 x 10 3 m, sua resistência seria de (a) 10 ohms (b) 20 ohms (c) 25 ohms (d) 50 ohms 1

2 (e) 200 ohms 5. Ao realizar um experimento em laboratório, um estudante submeteu um resistor a diversas diferenças de potencial V, e para cada caso mediu a corrente elétrica i. Com esses dados traço seguinte gráfico de V em função de i. 8. Quando uma diferença de potencial é aplicada aos extremos de um fio metálico, de forma cilíndrica, uma corrente elétrica i percorre esse fio. A mesma diferença de potencial é aplicada aos extremos de outro fio. do mesmo material com o mesmo comprimento mas com o dobro do diâmetro. Supondo os dois dios à mesma temperatura, qual será a corrente elétrica no segundo fio? (a) i (b) 2i (c) i/2 (d) 4i (e) i/4 Qual a resistência elétrica desse resistor? 9. A figura representa a curva característica de um resistor ôhmico. (a) 2 Ω (b) 18 Ω (c) 24 Ω (d) 50 Ω (e) 150 Ω 6. Um condutor elétrico tem comprimento L, diâmentro D e resistência elétrica R. Se duplicarmos seu comprimento e diâmetro, sua nova resistência elétrica passará a ser (a) R. (b) 2R. (c) R/2. (d) 4R. (e) R/4. 7. Dois fios de cobre têm comprimento 2l e diâmentros d e 2d, respectivamente. O de compriomento l e diâmentro d tem resistência elétrica R = 15Ω. Qual a resistência elétrica, em ohms, do segundo fio? (a) 9,0 (b) 8,2 (c) 7,5 (d) 5,5 (e) 3,0 Quando submetido a um diferença de potencial de 75V, ele é percorrido por uma corrente elétrica, e ampères, de (a) 1,3. (b) 1,5. (c) 2,0. (d) 2,5. (e) 3, Os valores nominais de um resistor são 10 Ω e 40 W. Isso significa que utilizado nas condições especificadas pelo fabricante, ele dever ser submetido a uma tensão, em volts, e a uma corrente, em ampères, respectivamente, de (a) 400 e 8. (b) 40 e 4. 2

3 (c) 40 e 2. (d) 20 e 2. (e) 10 e Um chuveiro elétrico dissipa uma potência P, quando ligado à rede elétrica resisdencial. Se sua resistência for reduzida à metade e mantida a mesma tensão da rede, sua nova portência será igual a (a) P/2. (b) P/4. (c) 2P. (d) 4P. (e) 8P. 12. Um resistor cuja resistência é constante dissipada 60 mw quando é submetido a uma diferença de potencial de 220V. Se for submetido a uma diferença de potencial de 110 V, a potência dissipada por esse resistor será (a) 15 mw. (b) 30 mw. (c) 60 mw. (d) 120 mw. (e) 240 mw. Nessa situação, (a) a lâmpada de 20 W brilha menos do que a de 100 W. (b) a potência dissipada na lâmpada de 20 é maior do que a potência dissipada na de 100 W. (c) a intensidade da corrente elétrica na lâmpada de 20 W é maior do que na de 100 W. (d) a diferença de potencial que ocorre na lâmpada de 20 W é menor do que a que ocorre na de 100 W. (e) a diferença de potencial que ocorre na lâmpada de 100 W é igual a 120 V. 15. O esquema abaixo representa uma bateria de 12 V de força eletromotriz e 3,0 Ω de resistência interna, ligada a uma resistência de 12 Ω. 13. Se a resistência elétrica de um chuveiro é reduzida à metade, mantendo-se constante a vazão, a temperatura da água (a) aumenta, porque aumenta a corrente. (b) aumenta, porque diminui a corrente. (c) diminui, porque diminui corrente. (d) permanece a mesma, porque a potência não foi alterada. (e) permanece a mesma, porque a tensão não foi alterda. 14. Uma lâmpada X de 20 W e 120 V est associada em série com outra lâmpada Y de 100 W e 120 V. Essa associação está ligada a uma tomada de 120 V, conforme ilustra a figura. Considere que as lâmpadas têm resistências elétricas constantes. A tensão entre os extremos A e B da bateria é (a) 11 V. (b) 9,6 V. (c) 9,0 V. (d) 8,6 V. (e) 6,5 V. 16. Uma bateria nova de força eletromotriz E = 12 V e resistência interna desprezível está ligada a dois resistores, R 1 = 4,0 Ω e R 2 = 8,0 Ω, conforme o esquema. 3

4 A diferença de potencial entre os pontos A e B é 12 V. Pode-se afirmar que os valores de i e R são, respectivamente: (a) 1 A e 4 Ω. (b) 2 A e 8 Ω. A diferença de potencial, em voltz, entre os pontos A e B é (a) 4,0. (b) 6,0. (c) 8,0. (d) 10. (e) Dois resistores são ligados conforme a figura abaixo. Se a corrente elétrica que percorre R 1 é igual a 12 A, podemos dizer que a corrente que percorre R 2, é igual a (a) 24 A. (b) 12 A. (c) 6 A. (d) 4 A. (e) 3 A. 18. A figura abaixo representa um trecho de circuito elétrico. (c) 3 A e 6 Ω. (d) 4 A e 4 Ω. (e) 6 A e 4 Ω. Dois resistores, sendo a resistência de um deles o triplo da resistência do outro, são associados em paralelo. Aplicando-se à associação a ddp de 150 V, verifica-se que o resistor de menor resistência é percorrido por uma corrente de intensidade de 15 A. A maior resistência vale (a) 15 Ω. (b) 30 Ω. (c) 45 Ω. (d) 90 Ω. (e) 60 Ω. 19. Você dispões de dois resistores de 100 Ω e dois de 200 Ω. Qual a associação de resitores que você faria para obter uma resistência elétrica de 150 Ω (a) Um resistor de 100 Ω em séria com outro de 100 Ω. (b) Um resistor de 100 Ω em paralelo com outrp de 200 Ω. (c) Os dois resistores de 200 Ω em paralelo. (d) Os dois resistores de 200 Ω em paralelo ligamos em série com um de 100 Ω (e) os dois resistores de 100 Ω em paralelo ligados em série com os dois de 200 Ω em paralelo. 20. No circuito elétrico da figura estão ligados uma bateria e três resistores de resistências elétricas R 1, R 2 e R 3 sendo R 1 > R 2 > R 3. 4

5 Os valores da resistência elétrica total do cricuito e da corrente elétrica que passa por R 2, são, pela ordem, Nessa situação, (a) a resistência elétrica dessa associação de resistores é igual a R 1 + R 2 + R 3. (b) os três resistores estão submetidos à mesma diferença de potencial. (c) a diferença de potencial entre os extremos de cada resistor depende do valor da respectiva resistência elétrica. (d) no resistor de maior resistência elétrica passa a corrente elétrica de maior intensidade. 21. No circuito abaixo estão ligados uma bateria de 12 V, com resistência interna desprezível, e três resistores, sendo dois de 400 e um de 300 Ω. Qual a corrente elétrica que passa pelo ponto P? (a) 0,10 A (b) 0,06 A (c) 0,04 A (d) 0,03 A (e) 0,02 A (a) 8,0 Ω e 0,5 A. (b) 0,0 Ω e 0,37 A. (c) 1,5 Ω e 2,0 A. (d) 1,5 Ω e 0,5 A. (e) 1,0 Ω e 2,0 A. 23. O circuito abaixo representa um gerador de resistência interna desprezível, de força elétromotriz 30 V, duas lâmpadas L iguais e um interruptor aberto. Quando o interruptor é fechado, pode-se afirmar que o valor (a) da corrente que pasa pelo gerador não se altera. (b) da corrente que passa pelo gerador dobra. (c) da corrente que passa pelo gerador reduzse à metade. (d) da tensão aplicada em cada lâmpada passa a ser de 15 V. (e) da tensão aplicada em cada lâmpada passa a ser de 60 V. 24. No esquema abaixo representa-se uma fonte ideal de 12 volts, um amperímetro ideal, um resistor de 12 ohms e um resistor desconhecido R x. 22. O circuito esquemazado apresenta uma bateria de 3 V e dois resistores R 1 e R 2 com resistências elétricas 2 Ω e 6 Ω, respectivamente. 5

6 Se a corrente medida pelo amperímetro for de 3 A, concluí-se que R x. vale, em ohms. (a) 2. (b) 4. (c) 6. (d) 12. (e) Um resistor ôhmico dissipa uma potência P ao ser ligado a uma tomada. Se dois desses resistores forem ligados em paralelo a essa mesma tomada, que potência dissipará cada um deles? (a) P/4. (b) P/2. (c) P. (d) 2P. (e) 4P. Qual o valor da diferença de potencial entre os terminais da fonte? (a) 4 V. (b) 14/3 V. (c) 16/3 V. (d) 6 V. (e) 40/3 V. 28. Um estudante recebeu três fios iguais de niquel-cormo e uma bateria, com os quais montou sucessivamente os circuitos, conforme os esquemas abaixo. 26. O esquema elétrico abaixo representa um gerador de tensão V constante e três resistores ôhmicos R 1, R 2 e R 3. Representado as tesões V 1, V 2 e V 3 e as corrente I 1, I 2 e I 3, respectivamente, é correta a relação (a) V 2 + V 3 = V 1 (b) V 2 + V 3 = V (c) I 1 + I 2 = I 3 (d) I 1 + I 3 = V 2 O circuito no qual a bateria produziu a menor corrente foi o de número (a) I. (b) II. (c) III. (d) IV. (e) V. 29. No circuito abaixo, estão representados uma fonte de força eletromotriz ɛ e de resistência intrna desprezível e dois resistores R, iguais. (e) I 2 + I 3 = I No circuito representado na figura abaixo, a intensidade da corrente elétrica através do resistor de 2 Ω é de 2 A. O circuito é alimentado por uma fonte de tensão ideal ɛ 6

7 Sabendo-se que a corrente total do circuito é 6 A e que cada resistor dissipa uma potência de 90 W, pode-se afirmar que o valor de cada resistor e a força eletromotriz da fonte valem, respectivamente, (a) 5 Ω e 5 V. (b) 10 Ω e 15 V. (c) 10 Ω e 30 V. (d) 15 Ω e 30 V. (e) 20 Ω e 60 V. 2 Vestibulares UFRGS 30. (UFRGS ) Nos circuitos representados na figura abaixo, as lâmpadas 1, 2, 3, 4 e 5 são idênticas. as fontes que alimentam os circuitos são idênticas e ideais. Considere as seguintes afirmações sobre o brilho das lâmpadas. I. As lâmpadas 1, 4 e 5 brilham com mesma intensidade. II. III. As lâmpadas 2 e 3 brilham com mesma intensidade. O brilho da lâmpada 4 é maior do que o da lâmpada 2. (e) I, II e III 31. (UFRGS ) Os fios comerciais de cobre, usados em ligações elétricas, são identificados através de números de bitola. À temperatura ambiente. os fios 14 e 10, por exemplo, têm áreas de seção reta iguais a 2,1 mm 2 e 5,3 mm 2, respectivamente. Qual é, àquela temperatura, o valor aproximando da razão R 14 /R 10 entre resistência el trica, R 14, de um metro de fio 14 e a resistência elétrica, R 10, de um metro de fio 10? (a) 2,5. (b) 1,4. (c) 1,0. (d) 0,7. (e) 0, (UFRGS ) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no parágrafo abaixo. Para fazer funcionar uma lâmpada de lanterna que traz as especificações 0,9W e 6V, dispõemse, como única fonte de tensão, de uma bateria de automóvel de 12V. uma solução para compatibilizar esses dois elementos de circuito consiste em ligar a lâmpada à bateria (considerada ideal) em... com um resistor cuja resistência elétrica seja no mímino de.... (a) paralelo - 4 Ω (b) série - 4 Ω (c) paralelo - 40 Ω (d) série - 40 Ω (e) paralelo - 80 Ω 33. (UFRGS ) No circuito elétrico abaixo, os amperímetros A 1, A 2, A 3 e A 4, a fonte de tensão e os resistores são todos ideais. Quais estão corretas? (a) Apenas I. (b) Apenas II. (c) Apenas III. (d) Apenas I e II. 7

8 Nessas condições, pode-se afirmar que (a) A 1 e A 2 registram correntes de mesma itensidade. (b) A 1 e A 4 registram correntes de mesma itensidade. (c) a corrente em A 1 é mais intensa do que a corrente em A 4. (d) a corrente em A 2 é mais intensa do que a corrente em A 3. (e) a corrente em A 3 é mais intensa do que a corrente em A (UFRGS ) O gráfico abaixo mostra a curva volt-ampère de uma lâmpada incandescente comum. A lâmpada consiste basicamente de um filamento de tungstênio que, dentro de um bulbo de vidro, está imerso em um gás inerte. A lâmpada dissipa 60 W de potência, quando opera sob tensão nominal de 120 V. (d) a corrente elétrica na lâmpada, quando ela está submetida á tensão de 120 V, é de 1 A. (e) a resistência elétrica do filamento, quando a lâmpada opera na tensão e 120 V, é de 300 Ω. 35. (UFRGS ) No circuito elétrico abaixo, a fonte de tensão é uma bateria de força eletromotriz igual a 12 V, do tipo que se usa em automóveis. Aos pólos, A e B, dessa bateria está conectada uma resistência externa R. No mesmo circuito, r representa aresistência interna da bateria, e V é um voltímetro ideal ligado entre os pólos da mesma. Indique qual dos gráficos abaixo melhor representa a leitura (V) do voltímetro, como função do valor (R) da resistência externa. Com base no gráfico e nas características da lâmpada, é correto afirmar que (a) a resistência elétrica do filamento, no intervalo de tensão mostrado pelo gráfico, é constante e igual a 40 Ω. (b) a potência dissipada pela lâmpada, quando submetida a uma tensão de 10 V, é de 5 W. (c) a resistência elétrica do filamento, quando a lâmpada opera na tensão de 120 V, é seis vezes maior do que quando ela está submetida á tensão de apenas 10 V. (a) (b) 8

9 (c) Selecione alternativa que indica o valor correto da diferença de potencial a que está submetido o resistor R 1. (d) (a) 5 V (b) 7,5 V (c) 10 V (d) 15 V (e) 20 V (e) 37. (UFRGS ) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. As correntes elétricas em dois dois condutores variam em função do tempo de acordo com o gráfico mostrado abaixo, onde os fios estão identificados pelos algarismos 1 e (UFRGS ) No circuito abaixo, todos os resistores têm resistências idênticas, de valor 10 Omega. A corrente elétrica i, através de R 2, é de 500 ma. A fonte, os fios e os resistores são todos ideiais. No intervalo de tempo entre zero e 0,6 s, a quantidade de carga elétrica que atravessa uma seção transversal do fio é maior para o dio... do que para o outro fio; no intervalo entre 0,6 9

10 s e 1,0 s, ela é maior para o fio... do que para o outro fio; e no intervalo entre zero e 1,0 s, ela é maior para o fio... do que para o outro fio. (a) (b) (c) (d) (e) (UFRGS )Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem. Um galvanômetro é um aparelho delicado e sensível capaz de medir uma corrente elétrica contínua, I, muito pequena, da ordem de alguns microampères. Para medir correntes elétricas maiores do que essas, usa-se um amperímetro, que é um galvanômetro modificado da maneira representada na figura abaixo. (Dado: A corrente de fundo de escala é o valor máximo de corrente elétrica que o amperímetro ou o galvanômetro podem medir.) (a) 1/9-9 vezes menor (b) 1/10-9 vezes menor (c) 1/10-10 vezes maior (d) 9/10-9 vezes maior (e) 9/10-10 vezes maior 39. (UFRGS ) Para iluminar sua barraca, um grupo de campistas liga uma lâmpada a uma bateria de auomóvel. A lâmpada consome uma potência de 6 W quando sob uma tensão de 12 V. A bateria traz as seguintes especificações: 12 V, 45 A-h, sendo o último valor a carga máxima que a bateria é capaz de armazenar. Suponto-se que a bateria seja ideal e que esteja com a metade da carga máxima, e admitindo-se que a corrente fornecida por ela se mantenha constante até a carga se esgotar por completo, quantas horas a lâmpada poderá permanecer funcionando continuamente? (a) 90 h. (b) 60 h. (c) 45 h. (d) 22 h 30 min. (e) 11 h 15 min. 40. (UFRGS ) No circuito elétrico representado abaixo, a fonte de tensão é uma fonte que está sendo percorrida por uma corrente elétrica contínua de 1,0 A. Constrói-se um amperímetro a partir de um galvanômetro, ligano-se a resistência interna R G do galvanômetro e paralelo com uma resistência R S, chamamda de shunt (palavra inglesa que significa desvio). Assim, para se obter um amperímetro cuja corrente de fundo de escala seja 10 vezes maior do que a do galvanômetro usado,... da corrente elétrica I deverá passar pelo galvanômetro, e o valor da R S deverá ser... do que o valor de R G. Quanto vale, respectivamente, a força eletromotriz ε da fonte e a corrente elétrica i indicadas na figura? 10

11 (a) 2,0 V e 0,2 A (b) 2,0 V e 0,5 A (c) 2,5 V e 0,3 A (d) 2,5 V e 0,5 A (e) 10,0 V e 0,2 A 3 Gabarito 01-B 02-C 03-E 04-E 05-D 06-C 07-C 08-D 09-B 10-D 11-C 12-A 13-A 14-B 15-B 16-C 17-A 18-E 19-E 20-B 21-D 22-D 23-B 24-C 25-E 26-E 27-D 28-B 29-C 30-E 31-D 32-A 33-D 34-B 35-C 36-B 37-D 38-D 39-B 40-C 41-D 11