ACESSO FÍSICA LISTA 2 (POTENCIA ELÉTRICA E CIRCUITOS)

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1 ACESSO FÍSICA LISTA 2 (POTENCIA ELÉTRICA E CIRCUITOS) 22. Considerando a tarifa aproximada de R$ 0,40 por kwh cobrada pela Copel em Curitiba, calcule o custo mensal (30 dias) dos banhos de uma família de quatro pessoas. Cada pessoa toma um banho de 20 minutos todos os dias. No chuveiro, que está instalado corretamente, há uma etiqueta com a indicação W volts. (1kwh = 3,6 10 J) a) R$ 60,00. b) R$ 50,00. c) R$ 80,00. d) R$ 40,00. e) R$ 30, Para combater o desperdício do consumo de energia elétrica e reduzir os impactos ambientais, a Associação Brasileira de Normas Técnicas recomenda às empresas de aparelhos elétricos que indiquem a potência e a respectiva voltagem nos aparelhos por elas produzidos. Considere um conjunto composto por um computador, uma impressora e um estabilizador, simultaneamente ligados a uma fonte de tensão de 120 V, e com potência média de 180 W. A energia elétrica mensal consumida pelo conjunto, em kwh, ligado durante 3 horas por dia é Dados 1 kw = 1000 W 1 kwh = 1 kw.1h 24. Um chuveiro tem as seguintes especificações: 4000 W V. Para aumentar a temperatura da água que sai desse chuveiro, pode-se a) ligá-lo em uma rede cuja tensão é 127 V. b) selecionar um comprimento maior para o comprimento do resistor do chuveiro. c) selecionar um comprimento menor para o comprimento do resistor do chuveiro. d) conectá-lo com um disjuntor que permita maior passagem de corrente. e) substituir os fios da rede por outros de maior diâmetro. 25. Uma das mais promissoras novidades tecnológicas atuais em iluminação é um diodo emissor de luz (LED) de alto brilho, comercialmente conhecido como 'luxeon'. Apesar de ter uma área de emissão de luz de 1 mm e consumir uma potência de apenas 1,0 W, aproximadamente, um desses diodos produz uma iluminação equivalente à de uma lâmpada incandescente comum de 25 W. Para que esse LED opere dentro de suas especificações, o circuito da figura é um dos sugeridos pelo fabricante: a bateria tem fem E = 6,0 V (resistência interna desprezível) e a intensidade da corrente elétrica deve ser de 330 ma. Nessas condições, pode-se concluir que a resistência do resistor R deve ser, em ohms, aproximadamente de:

2 a) 2,0. b) 4,5. c) 9,0. d) 12. e) A frase "O calor do cobertor não me aquece direito" encontra-se em uma passagem da letra da música "Volta", de Lupicínio Rodrigues. Na verdade, sabe-se que o cobertor não é uma fonte de calor e que sua função é a de isolar termicamente nosso corpo do ar frio que nos cerca. Existem, contudo, cobertores que, em seu interior, são aquecidos eletricamente por meio de uma malha de fios metálicos nos quais é dissipada energia em razão da passagem de uma corrente elétrica. Esse efeito de aquecimento pela passagem de corrente elétrica, que se observa em fios metálicos, é conhecido como a) efeito Joule. b) efeito Doppler. c) efeito estufa. d) efeito termoiônico. e) efeito fotoelétrico. 27. Atualmente, a maioria dos aparelhos eletrônicos, mesmo quando desligados, mantêm-se em "standby", palavra inglesa que nesse caso significa "pronto para usar". Manter o equipamento nesse modo de operação reduz o tempo necessário para que volte a operar e evita o desgaste provocado nos circuitos internos devido a picos de tensão que aparecem no instante em que é ligado. Em outras palavras, um aparelho nessa condição está sempre parcialmente ligado e, por isso, consome energia. Suponha que uma televisão mantida em "standby" dissipe uma potência de 12 watts e que o custo do quilowatt-hora é R$0,50. Se ela for mantida em "standby" durante um ano (adote 1 ano = horas), o seu consumo de energia será, aproximadamente, de a) R$ 1,00. b) R$ 10,00. c) R$ 25,00. d) R$ 50,00. e) R$ 200, O aquecimento e a iluminação foram as primeiras aplicações da energia elétrica. Um fio metálico, muito fino, percorrido por corrente elétrica se aquece. Considere um fio de níquel-cromo, cuja resistividade suposta constante vale 1,0. 10 ².m, tem 1,0 m de comprimento e 2,5 mm de área de secção reta. Suas extremidades são sujeitas a uma ddp de 12 V. O fio citado é introduzido num recipiente, de capacidade térmica desprezível, que contém 1,0 L de água a 20 C, durante 2,0 minutos. Supondo que toda a energia elétrica seja convertida em calor para aquecer a água, sua temperatura final, em C, será mais próxima de: Dados: 1 cal = 4,2 J Densidade da água = 1,0 kg/l c(água) = 1,0 cal/g C a) 25 b) 30 c) 35 d) 40

3 e) Considere que dez lâmpadas idênticas, 10 W cada uma, enfeitam uma árvore de natal. São associadas em série e o conjunto ligado a uma tensão de 127 V. Uma delas queimou. Para substituíla, dispõem-se de lâmpadas de mesma tensão que as anteriores mas com diferentes potências, isto é, de 5 W, 8 W e 12 W. I. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 5 W, a potência nas demais será menor que 10 W. II. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 12 W, a potência nas demais será maior que 10 W. III. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 12 W, a potência nas demais será menor que 10 W. IV. Qualquer uma que for utilizada na substituição, a potência nas demais será 10 W. Está correta ou estão corretas: a) I e II. b) somente I. c) somente II. d) III e IV. e) somente IV. 30. Um chuveiro elétrico de valor nominal (5400 W-220 V) deve aquecer de 20 C a água que por ele passa. Para que isso ocorra, a vazão da água deve ser aproximadamente: Dados: Densidade da água = 1 g/cm Calor específico da água = 1 cal/(g. C) 1 cal = 4 J a) 1 litro/minuto b) 2 litros/minuto c) 3 litros/minuto d) 4 litros/minuto e) 5 litros/minuto 31. Um chuveiro cuja potência é 2200 W é alimentado por uma tensão de 110V. Um segundo chuveiro de mesma potência é alimentado por uma tensão de 220V. A respeito desses chuveiros, analise as afirmações. ( ) A intensidade de corrente elétrica nos dois chuveiros é a mesma. ( ) Se a resistência do primeiro chuveiro for R, a do segundo chuveiro será 4R. ( ) A intensidade da corrente elétrica no segundo chuveiro é 18A. ( ) A resistência elétrica do segundo chuveiro é 22ohms. ( ) Em uma hora de funcionamento, o segundo chuveiro consome muito mais energia que o primeiro. 32. Um setor de um estabelecimento comercial está protegido por um fusível que suporta uma intensidade máxima de corrente elétrica de 15A. Pretende-se que funcionem ao mesmo tempo, sob condições nominais, os seguintes elementos: - 11 lâmpadas de 220V - 100W, cada - 1 condicionador de ar de 220V W Sabendo-se que a tensão no ambiente é de 220V, é correto afirmar que a) com essa tensão não se consegue que funcionem simultaneamente todos os elementos, qualquer que seja o valor da intensidade de corrente que o fusível suporte. b) se todos os elementos forem ligados ao mesmo tempo, o fusível não queimará.

4 c) a corrente que atravessa as lâmpadas é suficiente para queimar o fusível. d) a corrente que atravessa o condicionador de ar não é suficiente para queimar o fusível. e) para todos os elementos funcionarem simultaneamente, o fusível deverá ser trocado por outro que suporte, no mínimo, 25A. 33. Pássaros são comumente vistos pousados em fios de alta tensão desencapados, sem que nada lhes aconteça. Sobre este fato e usando os conceitos da eletricidade, é correto afirmar: (01) Supondo que a resistência do fio entre os pés do pássaro seja muito menor que a resistência de seu corpo, a corrente que passa pelo corpo do pássaro será desprezível. (02) A resistência do fio entre os pés do pássaro será maior se o diâmetro do fio for menor. (04) A resistência equivalente do conjunto pássaro e fio, no trecho em que o pássaro está pousado, é a soma das resistências do pássaro e do pedaço de fio entre seus pés. (08) Supondo que uma corrente contínua de intensidade 1 10 A passe pelo corpo do pássaro e que ele permaneça pousado no fio por 1 minuto, a quantidade de carga que passa pelo pássaro é igual a 6 10 C. (16) A energia dissipada no corpo do pássaro em um intervalo de tempo t é igual ao produto da diferença de potencial entre seus pés pelo intervalo t. 34. Um vestibulando, depois de tomar banho frio por alguns dias, resolveu construir um resistor para substituir a resistência queimada do chuveiro de sua casa. Depois de fazer uma pesquisa, optou pela utilização de um fio de constantã (liga metálica), com seção transversal (bitola) de 8,0 10 mm. Sabendo que o chuveiro tem potência de 4.400W, quando alimentado com uma tensão elétrica de 220V, julgue os itens seguintes. (0) A corrente elétrica que passará pelo resistor será superior à corrente que circula pelo motor de uma geladeira que tem as especificações de 500W e 220V. (1) Se o fio tivesse uma bitola igual a 16,0 10 mm, o vestibulando poderia ter usado um fio com metade do comprimento. (2) Se o material utilizado na confecção do resistor tivesse sido o cobre, o valor da resistência do chuveiro seria diferente. (3) A necessidade de se construir a resistência do chuveiro com fio enrolado pode ser explicada pelo fato de o fio ter comprimento bem superior às dimensões do próprio chuveiro. 35. No circuito a seguir, quando se fecha a chave S, provoca-se: a) aumento da corrente que passa por R. b) diminuição do valor da resistência Rƒ. c) aumento da corrente em Rƒ. d) aumento da voltagem em R. e) aumento da resistência total do circuito.

5 36. Analise o circuito elétrico e as afirmações que seguem. ( ) Se a chave estiver aberta, o amperímetro indica zero. ( ) Com a chave aberta, a potência total dissipada no circuito é de 18 W. ( ) Se a chave estiver fechada, a corrente elétrica em cada um dos resistores de 4 ² é de 0,75 A. ( ) Com a chave fechada, o amperímetro indica 2,0 A. ( ) Com a chave fechada, a potência total dissipada é de 24 W. 37. No circuito a seguir é aplicada uma ddp VÛ½ entre os terminais A e B igual a 10 V. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) A intensidade da corrente elétrica do resistor equivalente do circuito é de 2,0 A. (02) A potência dissipada no resistor equivalente vale 10 W. (04) A intensidade da corrente que atravessa o resistor de 6,0 ² vale 1,0 A. (08) A potência dissipada no resistor 6,0 ² vale 60 W. (16) A ddp aplicada entre os pontos A e B é muito pequena para gerar efeito Joule. (32) A intensidade da corrente que atravessa o resistor de 20 ² é 0,2 A. (64) A ddp sobre o resistor de 5,0 ² é 8,0 V. 38. Duas lâmpadas comuns - com resistências elétricas constantes - estão associadas em série e conectadas a uma tomada de 220 V, conforme ilustra a figura adiante. Na lâmpada A, verifica-se a inscrição 60 W e 220 V, enquanto, na lâmpada B, a inscrição é de 100 W e 220 V split ---> Para esse caso, são feitas quatro afirmações. I. A lâmpada de 60 W brilha menos do que a de 100 W. II. A potência dissipada na lâmpada de 60 W é maior do que a potência dissipada na de 100 W. III. A intensidade da corrente elétrica na lâmpada de 60 W é menor do que na de 100 W. IV. A diferença de potencial elétrico que ocorre na lâmpada de 60 W é maior do que a que ocorre na de 100 W.

6 De acordo com seus conhecimentos sobre Eletrodinâmica, estão corretas apenas as afirmativas a) I e IV. b) II e IV. c) II e III. d) I, II e III. e) I, III e IV. 39. Considere o circuito mostrado na figura a seguir. Assinale a alternativa que contém, respectivamente, os valores da resistência R e da diferença de potencial entre os pontos a e b, sabendo que a potência dissipada no resistor de 5² é igual a 45W. a) 1 ² e 5 V. b) 5 ² e 15 V. c) 10 ² e 15 V. d) 10 ² e 30 V. e) 15 ² e 45 V. 40. As quatro lâmpadas idênticas, representadas na figura, acendem quando os extremos A e B do circuito são ligados a uma fonte de tensão constante. Queimada a lâmpada 3, é correto afirmar a) as lâmpadas 1, 2 e 4 tornam-se mais brilhantes. b) as lâmpadas 1, 2 e 4 permanecem com o mesmo brilho. c) as lâmpadas ficam com brilhos desiguais sendo que a 1 é a mais brilhante. d) as lâmpadas 1 e 4 irão brilhar menos e a lâmpada 2 irá brilhar mais do que quando a lâmpada 3 não está queimada. e) ficam com intensidades desiguais sendo que a 1 torna-se mais brilhante do que quando a lâmpada 3 não está queimada. 41. Um eletricista tem uma tarefa para resolver: precisa instalar três lâmpadas, cujas especificações

7 são 60W e 110V, em uma residência onde a tensão é 220V. A figura a seguir representa os três esquemas considerados por ele. Analisando os elementos da figura, é correto concluir que, no esquema a) 1, todas as lâmpadas queimarão. b) 2, duas lâmpadas queimarão, e a outra terá seu brilho diminuído. c) 3, todas as lâmpadas terão seu brilho diminuído. d) 1, só uma das lâmpadas queimará, e as outras não acenderão. e) 2, duas lâmpadas exibirão brilho normal. 42. Três tipos de circuitos elétricos diferentes podem ser montados com uma bateria e três lâmpadas idênticas. Em uma primeira montagem, ao se queimar uma das lâmpadas, as outras duas permanecerão acesas. Em uma segunda montagem, ao se queimar uma das lâmpadas, as outras duas apagarão. Em uma terceira montagem, ao se queimarem duas lâmpadas, a terceira permanecerá acesa. Qual das hipóteses abaixo é verdadeira? a) Todas as lâmpadas da primeira montagem estão em série e todas as da terceira montagem estão em paralelo com a bateria. b) Todas as lâmpadas da segunda montagem estão em paralelo e todas as da terceira montagem estão em série com a bateria. c) Todas as lâmpadas da primeira montagem estão em série e todas as da segunda montagem estão em paralelo com a bateria. d) Todas as lâmpadas da segunda montagem estão em série e todas as da terceira montagem estão em paralelo com a bateria. e) Todas as lâmpadas da primeira montagem estão em paralelo e todas as da terceira montagem estão em série com a bateria. 43. No circuito mostrado na figura a seguir, A é um amperímetro e I e I são interruptores do circuito. Suponha que os interruptores estejam fechados e que = 2 V, = 5 V, R = 3 ², R = 9 ², r = 2 ², r = 1 ².

8 Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) A diferença de potencial entre A e B é maior que o valor da força eletromotriz. (02) A diferença de potencial entre C e B é maior que o valor da força eletromotriz. (04) A diferença de potencial entre D e E é igual à diferença de potencial entre F e E. (08) O amperímetro A registra a mesma corrente, esteja com o interruptor I aberto ou fechado. (16) Abrindo-se o interruptor I, a diferença de potencial entre A e B é igual ao valor da força eletromotriz. 44. No lustre da sala de uma residência, cuja tensão de entrada é de 110 V, estão colocadas duas lâmpadas "queimadas" de potência nominal igual a 200 W cada, fabricadas para funcionarem ligadas à rede de 220 V. Para substituir as "queimadas" por uma única, que ilumine o ambiente da mesma forma que as duas lâmpadas anteriores iluminavam, será preciso que a especificação desta nova lâmpada seja de a) 400 W V b) 200 W V c) 200 W V d) 100 W V e) 100 W V 45. Na associação a seguir, cada resistor tem uma resistência R. É correto afirmar que (01) a resistência equivalente entre A e B é R. (02) a resistência equivalente entre A e C é 7R/8. (04) a resistência equivalente entre A e D é R. (08) a resistência equivalente entre B e C é R/2. (16) a resistência equivalente entre B e D é R. 46. No circuito mostrado, todas as lâmpadas são iguais. R, R e Rƒ são três resistores. A bateria representada tem resistência elétrica desprezível. Suponha que o interruptor I esteja aberto. Sabendo que o brilho de uma lâmpada depende da intensidade da corrente elétrica que passa por ela, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). (01) Ao fechar o interruptor I, o brilho de L não permanece o mesmo.

9 (02) L e Lƒ têm o mesmo brilho. (04) L tem o mesmo brilho de L. (08) L brilha mais do que L e esta, mais do que Lƒ. 47. O circuito da rede elétrica de uma cozinha está representado, esquematicamente, nesta figura: Nessa cozinha, há duas lâmpadas L, uma geladeira G e um forno elétrico F. Considere que a diferença de potencial na rede elétrica é constante. Inicialmente, apenas as lâmpadas e o forno estão em funcionamento. Nessa situação, as correntes elétricas nos pontos A e B, indicados na figura, são, respectivamente, iû e i½. Em um certo instante, a geladeira entra em funcionamento. Considerando-se essa nova situação, é CORRETO afirmar que a) iû e i½ se alteram. b) apenas iû se altera. c) iû e i½ não se alteram. d) apenas i½ se altera. 48. No circuito esquematizado na figura, o voltímetro e o amperímetro são ideais. O amperímetro indica uma corrente de 2,0 A. Analise as afirmativas seguintes: I. A indicação no voltímetro é de 12,0 V. II. No resistor de 2,0 ² a tensão é de 9,0 V. III. A potência dissipada no resistor de 6,0 ² é de 6,0 W. Está correta ou estão corretas: a) somente I e III b) todas c) somente I

10 d) somente I e II e) somente II e III 49. Um gráfico da corrente em função da tensão aplicada a uma dada lâmpada incandescente é apresentado na figura (I) a seguir. O comportamento não linear do gráfico deve-se à variação da resistência com a temperatura. Duas destas lâmpadas com as mesmas características são usadas como parte do circuito esquematizado na figura (II) acima. Determine: a) o valor da diferença de potencial aplicada em cada uma das lâmpadas. b) o valor da corrente que atravessa as duas lâmpadas. c) a potência dissipada em uma das lâmpadas. d) o valor da corrente que atravessa um dos resistores de 100². e) a potência dissipada em um dos resistores de 100². f) a potência fornecida pela bateria. 50. Considere que dez lâmpadas idênticas, 10 W cada uma, enfeitam uma árvore de natal. São associadas em série e o conjunto ligado a uma tensão de 127 V. Uma delas queimou. Para substituíla, dispõem-se de lâmpadas de mesma tensão que as anteriores mas com diferentes potências, isto é, de 5 W, 8 W e 12 W. I. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 5 W, a potência nas demais será menor que 10 W. II. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 12 W, a potência nas demais será maior que 10 W. III. Se for utilizada na substituição a lâmpada de 12 W, a potência nas demais será menor que 10 W. IV. Qualquer uma que for utilizada na substituição, a potência nas demais será 10 W. Está correta ou estão corretas: a) I e II. b) somente I. c) somente II. d) III e IV. e) somente IV.

11 GABARITO 22. [C] 23. [D] 24. [C] 25. [C] 26. [A] 27. [D] 28. [B] 29. [A] 30. [D] 31. F V F V F 32. [E] = V F V V 35. [C] 36. F V F V V = [B] 39. [C] 40. [D] 41. [E]

12 42. [D] = [D] = = [B] 48. [A] 49. a) 50V b) 0,5 A c) 25W d) 0,5A e) 25W f) 150 W 50. [A]