Física II - AV 1 (parte 2.2) 3º período de Eng. Civil Prof. Dr. Luciano Soares Pedroso Data: / /2014 valor: 10 pontos Aluno (a) Turma

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1 Física II - AV (parte 2.2) 3º período de Eng. Civil Prof. Dr. Luciano Soares Pedroso Data: / /204 valor: 0 pontos Aluno (a)turma _. Considere que um determinado estudante, utilizando resistores disponíveis no laboratório de sua escola, montou os circuitos apresentados abaixo: Querendo fazer algumas medidas elétricas, usou um voltímetro (V) para medir a tensão e um amperímetro (A) para medir a intensidade da corrente elétrica. Considerando todos os elementos envolvidos como sendo ideais, os valores medidos pelo voltímetro (situação ) e pelo amperímetro (situação 2) foram, respectivamente: 2. Considere o circuito formado por três lâmpadas idênticas ligadas em paralelo à bateria, conforme representa a figura (). Como a chave C foi aberta na figura (2), considere as afirmações abaixo sobre a figura (2), em comparação à situação descrita na figura (). I. A potência fornecida pela bateria é a mesma. II. A diferença de potencial aplicada a cada lâmpada acesa é a mesma. III. As correntes elétricas que percorrem as lâmpadas acesas são menores. c) Apenas I e II. d) Apenas I e III. e) I, II e III. Quais estão corretas? a) Apenas II. b) Apenas III. 0,5 Página

2 3. Seja um resistor de resistência elétrica R representado por. Uma associação de quatro resistores idênticos a este e que fornece uma resistência equivalente igual a R está corretamente representada por a) b) c) d) e) 4. 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, L 2 e L 3, uma chave e fios condutores de resistências desprezíveis. Inicialmente, a chave está aberta, conforme o desenho abaixo. Em seguida, a chave do circuito é fechada. Considerando que as lâmpadas não se queimam, pode-se afirmar que a) a corrente de duas lâmpadas aumenta. b) a corrente de L 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 diminui e a corrente de L 2 aumenta. e) a corrente de L permanece a mesma e a de L 2 diminui. 5. No circuito mostrado na figura, a diferença de potencial entre os pontos B e A vale, em Volts: Página 2

3 6. Em uma experiência, três lâmpadas idênticas {L, L 2, L 3 } foram inicialmente associadas em série e conectadas a uma bateria E de resistência interna nula. Cada uma dessas lâmpadas pode ser individualmente ligada à bateria E sem se queimar. Observe o esquema desse circuito, quando as três lâmpadas encontram-se acesas: Em seguida, os extremos não comuns de L e L 2 foram conectados por um fio metálico, conforme ilustrado abaixo: A afirmativa que descreve o estado de funcionamento das lâmpadas nessa nova condição é: a) As três lâmpadas se apagam. b) As três lâmpadas permanecem acesas. c) L e L 2 se apagam e L 3 permanece acesa. d) L 3 se apaga e L e L 2 permanecem acesas. 7. Considere o circuito a seguir. No circuito, por onde passa uma corrente elétrica de 4 A, três resistores estão conectados a uma fonte ideal de força eletromotriz de 20 V. d) 5,0 e 0,0. e) 0,0 e 4,0. Os valores da resistência total deste circuito e da resistência R X são, respectivamente, a) 0,8 e 2,6. b) 0,8 e 4,0. c) 5,0 e 5,0. 8. No manual de uma máquina de lavar, o usuário vê o símbolo: Este símbolo orienta o consumidor sobre a necessidade de a máquina ser ligada a a) um fio terra para evitar sobrecarga elétrica. b) um fio neutro para evitar sobrecarga elétrica. c) um fio terra para aproveitar as cargas elétricas do solo. d) uma rede de coleta de água da chuva. e) uma rede de coleta de esgoto doméstico. 0,5 Página 3

4 9. A figura acima representa, de forma esquemática, a instalação elétrica de uma residência, com circuitos de tomadas de uso geral e circuito específico para um chuveiro elétrico. Nessa residência, os seguintes equipamentos permaneceram ligados durante 3 horas a tomadas de uso geral, conforme o esquema da figura: um aquecedor elétrico (Aq) de 990 W, um ferro de passar roupas de 980 W e duas lâmpadas, L e L 2, de 60 W cada uma. Nesse período, além desses equipamentos, um chuveiro elétrico de 4400 W, ligado ao circuito específico, como indicado na figura, funcionou durante 2 minutos. Para essas condições, determine a) a energia total, em kwh, consumida durante esse período de 3 horas;,5 b) Qual (is) aparelho (s) está (ão) ligado (s) em 220V? Como você sabe disso? c) Qual a necessidade do fio terra nas ligações acima? Página 4

5 NOTE E ADOTE - A tensão entre fase e neutro é 0 V e, entre as fases, 220 V. - Ignorar perdas dissipativas nos fios. - O símbolo representa o ponto de ligação entre dois fios. 0. Um estudante montou o circuito da figura com três lâmpadas idênticas, A, B e C, e uma bateria de 2V. As lâmpadas têm resistência de 00. a) Calcule a corrente elétrica que atravessa cada uma das lâmpadas.,5 b) O que acontecerá com os brilhos das lâmpadas A e B (aumenta, diminui ou permanece o mesmo) se a lâmpada C queimar. Página 5

6 Gabarito: AV parte 2.2 3º período de civil Resposta da questão : [B] Situação I Como os resistores estão em série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências. O valor medido pelo voltímetro é a ddp no resistor de 40. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: 2 ε Req i i i i 0, A. 20 U R i 40 0, U 4 V. Situação II Calculando a resistência equivalente: R Req 0 Ω. eq O valor medido pelo amperímetro é a corrente total no circuito. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: ε 2 ε Req i i i,2 A. R 0 eq Resposta da questão 2: [A] [I] Incorreta. A potência fornecida pela bateria aumenta, pois há mais uma lâmpada "puxando" corrente dessa bateria. [II] Correta. As lâmpadas estão ligadas em paralelo, sendo a mesma ddp em todas. [III] Incorreta. As correntes que percorrem as lâmpadas acesas não se alteram. Quando se liga mais uma lâmpada, aumenta apenas a corrente total fornecida pela bateria. Resposta da questão 3: [D] Para a associação abaixo: R R 2R R eq Req R 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 ª lei de Ohm: CHAVE ABERTA: A resistência equivalente é: Página 6

7 Rab R R 2 R. A corrente gerada é: U U I ab. R 2 R ab As correntes nas lâmpadas são: U i i2 Iab 0,5 R; i3 0. 2R CHAVE FECHADA: A resistência equivalente é: R 3R Rfec R. 2 2 A corrente gerada é: 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 i Ifec 0,67 ; i2 i3 0,33 R. R 2 Conclusão: i e i 3 aumentam e i 2 diminui. Resposta da questão 5: [C] A resistência equivalente do circuito é: R / / 0,5,5 A corrente no circuito é: V R.i 3,5.i i 2,0A A ddp procurada é: V R.i VAB x2 2,0V Resposta da questão 6: [C] Quando o fio metálico é ligado como mostrado na segunda figura, as lâmpadas L e L 2 entram em curto circuito, apagando. A lâmpada L 3 permanece acesa, com brilho mais intenso que antes. Resposta da questão 7: [D] Da Lei de Ohm-Pouillet: E R I 20 R 4 R 5. eq eq eq Os dois resistores do ramo de cima estão em série, totalizando uma resistência de 0. Os dois ramos estão em paralelo. Usando a regra do produto pela soma: Página 7

8 eq 0 Rx 0 Rx R eq 5 0 Rx 0 Rx 0 Rx 50 5 R x 5 Rx 50 Rx 0. Resposta da questão 8: [A] Esse é o símbolo para fio terra. O fio terra é um dispositivo para evitar choques elétricos quando se toca no aparelho. Resposta da questão 9: a) A energia total consumida é o somatório das energias consumidas pelos aparelhos. Da expressão da potência: P E E P Δt W 3h 4.400W 2 h E 7.50 Wh Δt 60 E 7,5 kwh. b) A figura a seguir mostra um esquema simplificado desse circuito, representando as tomadas como fontes de corrente contínua e todos os dispositivos como resistores. Da expressão da potência elétrica: P P U i i U Apliquemos essa expressão em cada dispositivo e a lei dos nós em A, B e C no circuito primário Nó A: i i C i A 20 9 i 29A Nó C: i 2 i C 2i L i F i 2 30A c) Nó B: i N i i 2 i N i N A. Resposta da questão 0: a) Dados: U = 2 V; R = 00. A resistência equivalente do circuito é: 00 Req 00 2 Req 50 Ω. Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: U R I 2 I 50 I 0,08 A. Assim: Página 8

9 ia I 0,08 A; I ib ic 0,04 A. 2 b) Calculemos as potências dissipadas para o caso do item anterior: 2 2 PA 00 0,08 0,64 W; P R i 2 PB PC 00 0,04 0,6 W. 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: 2 ' 2 ' ' A B U 6 P P P 0,36 W. R 00 Comparando os valores obtidos, concluímos que o brilho da lâmpada A diminui e o brilho da lâmpada B aumenta. Página 9