Energia e fenómenos elétricos

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1 Energia e fenómenos elétricos 1. Associa o número do item da coluna I à letra identificativa do elemento da coluna II. Estabelece a correspondência correta entre as grandezas elétricas e os seus significados. Coluna I Coluna II 1- Corrente elétrica A- Oposição à passagem da corrente elétrica que um condutor apresenta. 2 - Diferença de potencial elétrico B- Fluxo ordenado de portadores de carga que transportam energia elétrica recebida de uma fonte. 3 - Resistência elétrica C- Grandeza física que está diretamente relacionada com a quantidade de energia elétrica fornecida pelos geradores. 2. Completa as frases com as opções corretas. Num fio elétrico, a corrente elétrica é tanto maior quanto for o número de eletrões que passam numa secção reta do fio, num segundo. O valor da corrente elétrica mede-se com um, cuja unidade de medida é o. 3. Responde às seguintes questões. Embora atualmente se utilizem mais os aparelhos digitais, há ainda aparelhos com escalas, como a que é representada na figura. a) Identifica a grandeza elétrica medida por este aparelho. b) Indica: i. o nome do aparelho de medida representado na figura; ii. o alcance máximo do aparelho; iii. o valor da menor divisão; iv. o valor lido no mostrador deste aparelho. 4. Seleciona a opção correta. Uma corrente elétrica de 25 A é mais intensa do que outra corrente elétrica que passa na secção transversal de um condutor com a) uma carga de 30 C, por segundo. b) uma carga de mc, por segundo. c) uma carga com 4C, por segundo. d) uma carga elétrica com 20 kc, por segundo. 5. Responde à seguinte questão. Indica o significado do valor inscrito na pilha apresentada na figura ao lado. 1 / 7

2 6. Responde às seguintes questões. O gráfico representa a intensidade da corrente elétrica em função da diferença de potencial aplicada nos terminais de um condutor, a uma dada temperatura. a) Qual o significado do declive da reta? b) Calcula a resistência elétrica do condutor. c) Que corrente elétrica se estabelecerá nos terminais do condutor, se estes forem sujeitos a uma tensão de 48 volts. 7. Responde às seguintes questões. Determina, para cada esquema, o valor da grandeza elétrica que não se encontra indicado. a) b) c) 8. Associa o número do item da coluna I à letra identificativa do elemento da coluna II. Coluna I Coluna II 1- Corrente contínua A- AC ( ~) 2- Corrente alternada B- DC ( = ) 9. Responde às seguintes questões. Os circuitos elétricos podem ser percorridos por corrente elétrica contínua ou corrente elétrica alternada. a) Observa os gráficos seguintes e identifica o que corresponde a uma corrente alternada. b) Como se gera uma corrente alternada? 2 / 7

3 10. Considera 3 condutores X, Y e Z e classifica as seguintes afirmações em verdadeira (V) ou falsas (F). a) Os condutores X, Y e Z obedecem à Lei de Ohm. b) Apenas o condutor X é linear. c) A resistência elétrica do condutor X é de 6. d) A potência dissipada nos condutores X, Y e Z é, respetivamente, 75 W, 15 W e 30 W, quando sujeitos a uma diferença de potencial de 30 V. 11. Responde à seguinte questão. Um condutor de cobre tem o comprimento de cm e área de secção reta igual a 0,15 cm 2. Sabendo que a resistividade do cobre é de 1, m, determina a resistência elétrica do cobre. 12. Os materiais podem ser condutores, semicondutores ou isoladores, conforme a sua resistência elétrica seja baixa, média ou elevada. Completa as frases com as opções corretas. Quanto a resistência de um condutor metálico maior é a oposição ao movimento ordenado dos eletrões. Para materiais do mesmo material e espessura, quanto maior o comprimento do fio, será a resistência. Para condutores do mesmo material e com o mesmo comprimento quanto menor a espessura do fio, a resistência. Quanto maior for a resistividade de um material, é a condutividade elétrica do material. Quando um material apresenta baixa condutividade elétrica é designado por. O germânio e o silício são exemplos de muito usados em dispositivos elétricos. Opções: maior; menor; bom condutor; semicondutor; mau condutor 13. Seleciona a opção que completa corretamente a frase. De um modo geral, a resistência elétrica dos metais a) é independente da temperatura. b) diminui com a temperatura. c) aumenta com a temperatura. 14. Responde às seguintes questões. Na tabela seguinte estão registados dados experimentais da resistividade de um metal a diferentes temperaturas. ρ /10 a) Esboça o gráfico que traduz a -8 Ω m 1,8 4,0 8,5 14,4 21,0 Θ / ºC variação da resistividade em função da temperatura. b) Descreve como varia a resistividade em função da temperatura. 3 / 7

4 c) Qual deverá ser a resistência do metal à temperatura de 30ºC, sabendo que este condutor tem 50 m de comprimento, com uma área de 0,10 cm 2? 15. Responde à seguinte questão. A seguinte tabela apresenta valores de resistividade de alguns materiais, à temperatura de 500 K. Com base na informação da tabela, indica, justificando, uma aplicação comum do tungsténio em componentes elétricos. Material Resistividade 10-8 Ω m Ouro 0,087 Prata 0,024 Cobre 0,016 Alumínio 0,03 Tungsténio 0, Responde à seguinte questão. O funcionamento de um aquecedor elétrico baseia-se na aplicação benéfica do efeito de Joule. Explica este facto. 17. Responde à seguinte questão. Tendo em conta as características de três tipos de lâmpadas de uso corrente nas habitações, relaciona a eficiência energética dos LED com a energia dissipada por efeito de Joule, se cada uma destas lâmpadas estiver ligada durante 30 minutos. Lâmpada LED Fluorescente Incandescente compacta Potência 15 W 23W 75 W Brilho 1100 lúmen 18. Observa o gráfico da curva característica de uma pilha e responde às seguintes questões. a) O que representa o declive da reta? b) Calcula o valor da resistência interna da pilha. c) Determina a diferença de potencial que a pilha fornece quando a corrente é de 4 A. 19. Considera o circuito esquematizado, no qual se intercalam as lâmpadas de incandescência L 1, L 2 e L 3 e os amperímetros A 1, A 2, A 3 e A 4, e responde à seguinte questão. Sabendo que a intensidade da corrente lida no amperímetro A 1 é de 1,2 A e no amperímetro A 2 é de 0,8 A, indica, justificando, a intensidade da corrente registada: a) no amperímetro A 3; b) no amperímetro A 4. 4 / 7

5 20. Considera os circuitos esquematizados e responde à seguinte questão. Quais são os valores das diferenças de potencial lidos nos voltímetros V 3 e V? 5 / 7

6 Energia e fenómenos elétricos Soluções B; 2 C; 3 A 2. maior; amperímetro; ampere 3. a) Diferença de potencial elétrico. b) i. Voltímetro. ii. 15 V iii. 0,5 V iv. 9,5 V 4. c) 5. O valor de 9 V indica que a diferença de potencial entre os terminais da pilha é de 9 volts, ou seja, a pilha tem capacidade para fornecer uma energia de 9 joules por unidade de carga que atravessa um condutor ligado aos terminais dessa pilha. 6. a) O valor do declive da reta corresponde ao valor da resistência do condutor. b) 6 Ω c) 8 A 7. a) I = 0,22 A b) U =18 V c) R = 6 Ω B; 2- A 9. a) B b) Uma corrente alternada gera-se quando uma fonte de tensão elétrica inverte a sua polaridade periodicamente, o que provoca uma inversão periódica no sentido do movimento dos eletrões que percorrem um condutor metálico, ligado à fonte de tensão elétrica. 10. a) F; b) V; c) V; d) F 11. 0, maior; maior; menor; menor; mau condutor; semicondutor 13. c) 14. a) Gráfico b) A resistividade do metal aumenta com o aumento da temperatura. c) 0,425 Ω 15. O tungsténio é utilizado nos filamentos das lâmpadas de incandescência, uma vez que a sua resistividade, a altas temperaturas, é bastante elevada em relação a outros materiais. 16. O funcionamento dos aquecedores elétricos baseia-se no efeito térmico da corrente elétrica, provocado pela passagem da corrente através de um condutor elétrico, envolvendo a transferência de energia como calor para a vizinhança. Neste caso, o efeito de Joule é benéfico pois o aquecedor é tanto mais eficiente quanto mais calor conseguir transferir para a vizinhança. 6 / 7

7 17. Para se obter a mesma luminosidade a que necessita menos potência é a lâmpada LED, pelo que a fração de energia dissipada por efeito de Joule é muito menor. Este facto torna estas lâmpadas muito mais económicas. 18. a) Resistência interna da pilha. b) 2 Ω c) 4 V 19. a) A 3 0,4 A; Num circuito em paralelo, a intensidade da corrente elétrica é a soma das intensidades no circuito principal. b) A 4 = A 1 1,2 A; Num circuito elétrico em série, a intensidade da corrente tem o mesmo valor em qualquer ponto do circuito. 20. V 3 6V e V 30 V 7 / 7