Resoluções dos testes propostos

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1 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 1 T.195 esposta: d De U r, sendo 0, resulta U. Portanto, a força eletromotrz da batera é a tensão entre seus termnas quando a batera não é percorrda por corrente elétrca (batera em crcuto aberto). T.19 esposta: a stando a chave Ch aberta, o voltímetro ndca a própra força eletromotrz do gerador:,0 Com a chave Ch fechada, temos: U 5,0 10 0,50 U r 5,0,0 r 0,50 r,0 Ω U 5,0 r Ch 10 Ω T.197 esposta: e Dados: 1 ; U 8 ; 00 U r 8 1 r 00 r 0,0 Ω T.198 esposta: e I. Correta. equação do gerador é U r. Portanto, é uma função do 1 o grau decrescente. O gráfco correspondente lmta-se à regão do prmero quadrante, do ponto de vsta da Físca: U U 0 cc = r

2 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos II. Correta. Quando r, pela equação do gerador, temos U O. ntão, anula-se a ddp nos termnas do gerador, que dexa de almentar o crcuto. III. Correta. Da equação do gerador, U r, como o termo r 0, depreende-se que U. T.199 esposta: a Do gráfco: U 1 1 ; 1 ; U 8 ; plcando U r às duas stuações, vem: 1 r 8 r Subtrando a expressão de, vem: 1 8 r r r 4 Ω Substtundo r por 4 Ω em, temos: T.00 esposta: e Do gráfco, temos: 0 U () Gerador 0 cc 10 r 0 r r Ω r 0 esstor 10 () U 0 10 Ω Pela le de Poullet, temos: 0 5 r Portanto, nenhuma das alternatvas responde à questão. T.01 esposta: e U U1 Pot 1 8 U U U 1 U U 0 4 U 7 O rendmento do gerador é η 0,90. ssm: U 7 η 0, U U 1 U 4 U Ω (Pot 18 W)

3 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos T.0 esposta: c squematcamente, temos: L 1 L r B s lâmpadas L 1 e L devem estar submetdas às ddps U 1 e U (U 1 U,0 ) e dsspar as potêncas Pot 1 e Pot (Pot 1 Pot 0,0 W). Na lâmpada L 1 : Pot 1 U 1 1 0,0, ,10 Na lâmpada L : Pot U 0,0,0 0,10 ntensdade de corrente no gerador será: 1 0,10 0,10 0,0 ddp entre e B vale: U B U 1 U,0 Temos: U B r Como 1 Ω, vem:,0 4,5 r (0,0) 1 (0,0) r 0,50 Ω T.0 esposta: c Dados: 100 ; r,0 Ω; η 80% 0,80 U U Mas: η 0,80 U plcando a equação do gerador: U r ,0 10 le de Ohm aplcada ao resstor fornece: U ,0 Ω

4 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 4 T.04 esposta: b Chave lgada 1 G G Chave deslgada G G ' ' Comparando e, temos: T.05 esposta: a fem do gerador é 0. ddp nos termnas do gerador é gual à ddp no resstor de 8,0 Ω, que é atravessado pela corrente de ntensdade,0. ssm: U 8,0,0 U 1 plcando a equação do gerador: U r G 1 0 r G corrente no gerador é G, sendo a ntensdade de corrente no resstor de,0 Ω: U 1 8,0 Portanto: G,0 8,0 G 10 Substtundo em : 1 0 r 10 r 0,40 Ω

5 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 5 T.0 esposta: d Dados: 1,5 e 15 Ω a) Incorreta. o fechar a chave, U, pos os aparelhos não são deas. b) Incorreta. ndcação do voltímetro depende de a chave estar aberta ou fechada. c) Incorreta. Consderando que o voltímetro não é deal, ele é atravessado por corrente. ntão, chegam na parte nferor da plha as cargas que passam pela chave S e as cargas que passam pelo voltímetro. d) Correta. o fechar a chave S, a resstênca fca assocada em paralelo ao voltímetro. Como a plha não é deal, a ddp ndcada pelo voltímetro dmnu. e) Incorreta. stando aberta a chave, há passagem de corrente pelo voltímetro, pos este não é deal. T.07 esposta: a 10 Ω 40 Ω 5,0 Ω 0 Ω,0 Ω 1 5,0 Ω 0 Ω eq. Ω 8,0 Ω 1040,0 Ω 10 Ω 40 Ω 1,0 Ω 1 8,0 Ω Pela le de Poullet, temos: eq. r 1 8,0,0 1,

6 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos T.08 esposta: e resstênca de cada lâmpada vale: U (, Pot 0, 1 ) 4 Ω Como as lâmpadas devem estar assocadas em paralelo: ext. ext. Ω ntensdade de corrente que atravessa as lâmpadas pode ser calculada por: U ext. 1, 0, plcando a le de Poullet: 1,5 0, r 0,5 Ω r r ext. T.09 esposta: a 0 Pela le de Poullet: 0 Mas: Igualando: Como 1, e 4 Ω, vem: , 4 0 4,8 0 0,8 Ω 4

7 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 7 T.10 esposta: e Dados: ; r 0,5 Ω; Pot 1 W r r 5 5 r 5 r Pela le de Poullet, temos: 5 5 r 0,5 potênca total dsspada no crcuto nclu a potênca dsspada na resstênca nterna r do gerador. ssm, vem: Pot total 5 Pot 0,5 Substtundo em : Pot 5 0,5 5 Pot 0,5 5 0, ,5 Ω

8 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 8 T.11 esposta: a 1,0 Ω B,4 Ω B 4,0 Ω,0 Ω,0 Ω,0 Ω,0 Ω 4 0,0 Ω 4 0,0 Ω Pela le de Poullet, temos: 4,0,4,0 0,0,0 ddp entre os pontos e B é dada por: U B B U B,4,0 U B 7, Por outro lado, temos: U B 1 7,, , T.1 esposta: b Ω 1, Ω B 1, Ω B 1, Ω 5 Ω 10 Ω 5 Ω Ω 8 Ω Ω Ω 10 Ω 1 Ω B 1, Ω B 8 1 p Ω 4,8 Ω 8 1 p 4,8 Ω B Pela le de Poullet, temos: p r De U B r, vem: 4,8 1, 1 U B 1, 1 U B 4,8 ou U B p U B 4,8 1 U B 4,8

9 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 9 T.1 esposta: a B Ω Ω C 1 5 Ω 10 Ω U XY Ω Y Ω D X B Ω Ω Ω 10 Ω C D 1 15 Ω C p Ω Ω D Ω Ω Ω Ω Cálculo de U XY XY Cálculo de 1 U CD ,5 Cálculo de 1 1 1,5,5 Cálculo de Pela le de Poullet aplcada ao últmo esquema, temos:,5 0 r T.14 esposta: b 4,50 esstênca externa: ext. ext. 1,50 Ω ddp nos termnas do gerador é gual à ddp no crcuto externo: U ext. 1,50,00 U 4,50 potênca elétrca lançada pelo gerador vale: Pot º U 4,50,00 Pot º 1,5 W energa el. lançada no ntervalo de tempo t 1,00 mn 0 s, vale: $ Pot º t 1,5 0 $ 810 J

10 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 10 T.1 T.15 esposta: c stando a chave K aberta e sendo o voltímetro deal (resstênca nfnta), o crcuto não é percorrdo por corrente. letura do voltímetro é a força eletromotrz do gerador: 1,5 100 Ω K 100 Ω Fechando a chave K, passa corrente elétrca no trecho de crcuto que contém o amperímetro. O trecho de crcuto que contém o voltímetro não é percorrdo por corrente. Letura do amperímetro: 1, I Ω 100 Ω K 15 m T.15 T.1 esposta: a O crcuto que permte as determnações de e r é o da alternatva a, pos a lgação em 1 e depos em permte a obtenção de dos pares de valores da ddp U nos termnas do gerador e da ntensdade de corrente que o atravessa. plcando duas vezes a equação do gerador (U r ), obtém-se um sstema de equações que permte determnar a fem e a resstênca nterna r. T.17 esposta: c O amperímetro deal coloca o resstor em curto-crcuto. 40 letura do amperímetro será: Na stuação ao lado (voltímetro entre M e N), o resstor não fca mas em curto-crcuto I I I letura do voltímetro é a ddp no resstor : 1 Ω M N 4 Ω I I 1 Ω I M N I 4 Ω 10 Ω esstor em curto- -crcuto I 10 Ω U I U 10 U 0

11 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 11 T.18 esposta: a Cálculo de 1 m m Pela le de Ohm, temos: U 10 1 m K Ω Cálculo de Pela le de Poullet, temos: ,5 K 5 T.19 esposta: b Pela le de Poullet, r aumentando-se, a ntensdade da corrente elétrca r dmnu. Portanto, a ndcação de dmnu. ndcação do voltímetro é a tensão no gerador ou no reostato. amos analsar pelo gerador. mos que, se aumenta, dmnu. Como r é constante, o produto r dmnu. Sendo assm, de U r, concluímos que U aumenta. Portanto, a ndcação de aumenta. T.0 esposta: c amos determnar a resstênca elétrca do condutor clíndrco. Pela le de Poullet, temos: r 0, Ω 0 L De ρ, sendo 100 Ω, L π cm, πr π (0,5 cm) 0,5π cm, temos: 100 Ωρ π cm 0,5 π cm ρ 5 Ω cm

12 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 1 T.1 esposta: b Cada sére de dos geradores mantém a ddp. Na assocação em paralelo das três séres, a ddp não se modfca. ntão, a assocação das ses plhas mantém a ddp total U. plcando a le de Ohm, vem: U U T. esposta: b s plhas são deas. No 1 o arranjo, sendo a força eletromotrz de cada plha, a tensão entre os termnas da assocação sére é e, no o arranjo (plhas em paralelo), a tensão entre os termnas da assocação é. Logo, o 1 o arranjo oferece uma tensão maor. 1 arranjo arranjo T. esposta: c Temos 4 plhas de 1,5 e uma lâmpada de. lâmpada brlhará mas ntensamente quando a tensão entre os termnas da assocação de plhas for a maor possível. Isso ocorre quando as plhas estão lgadas em sére. É o que acontece na alternatva c. T.4 esposta: a Dados: r s 10 Ω; r p 0,4 Ω Na assocação em sére, temos: r s nr 10 nr Já para a assocação em paralelo: r p r n 0,4 r n Multplcando a expressão pela : 10 0,4 nr r n 4 r r Ω Substtundo em : 10 n n 5

13 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 1 T.5 esposta: b carga elétrca da batera, em coulombs, vale: Q 1.00 mh s Q 4.0 C Para a ddp da batera ser U 4,8, as 4 plhas devem estar assocadas em sére. Para a corrente de ntensdade 10 m 10 10, temos: Q t.000 s t 10 h t t T. esposta: d,0 Ω 1,5 1,5 1,5,0 Ω 1 1,0 Ω 1,0 Ω 1,5 1 0,5 Ω 1 1,0 Ω 1,0 Ω 1 1,0 Ω,0 Ω Crcuto squema le de Poullet fornece a ntensdade da corrente, que é a letura do amperímetro : 1,5 1,5,0 0,5 eq. 1, letura do voltímetro é a ddp no resstor. Pela le de Ohm, temos: U U,0 1, U,4

14 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 14 T.7 esposta: b Por smetra, os pontos e B possuem o mesmo potencal elétrco e, portanto, a dferença de potencal entre e B é nula. Logo: 1 0 ddp entre os pontos C e D é: U CD Pela le de Ohm, temos: C B 1 D U CD T.8 esposta: e lâmpada L brlhará com maor ntensdade quando a ntensdade da corrente elétrca que a atravessa for a maor possível. Isso se consegue colocando-se a chave C em F, para que as plhas fquem em sére (aumentando assm a força eletromotrz), e fechando-se a chave C 1 para dmnur a resstênca do crcuto. Logo, temos: C 1 D C L P F P 1 T.9 esposta: a O rendmento é dado por η U. Quando a batera fornece a máxma potênca a um crcuto externo, a tensão U entre seus termnas é a metade da força eletromotrz. Portanto: η η 0,50 η 50% T.0 esposta: d Para as condções de potênca lançada máxma, conforme vsto no tem 8 deste capítulo: e r Pot º (máx.) 4r

15 da físca Undade B Capítulo 9 Geradores elétrcos esoluções dos testes propostos 15 T.1 esposta: a Quando o gerador fornece a máxma potênca a um crcuto externo, a resstênca externa do crcuto deve ser gual à resstênca nterna do gerador: ext. r T. esposta: b Para que a resstênca externa seja gual à resstênca nterna (r 1,0 Ω), que é a condção para que a potênca útl no gerador seja máxma, devemos assocar em paralelo ao resstor,0 Ω outro resstor de resstênca,0 Ω: 1 r 1,0 Ω,0 Ω 1,0 Ω,0 Ω T.4 T. esposta: a O menor tempo possível corresponde à potênca máxma fornecda pelo gerador. Nessas condções, a resstênca nterna do gerador (no caso r Ω) deve ser gual à resstênca equvalente externa. ssm, devemos usar somente o resstor de Ω. T.4 T. esposta: c partr do gráfco é possível verfcar que, quando a potênca lançada pelo gerador é máxma, 5. ntão, temos: cc 5 5 r Pot º(máx.) 5 W nda nessa stuação sabe-se que U. Logo, como Pot º(máx.) U, vem: Pot º (W) () Substtundo em, temos: 10 r 5 r 1,0 Ω

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