Física C Semiextensivo V. 4

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1 GRITO Física Semiextensivo V. 4 Exercícios 0) a) 0 ; b) 800 W; c) 4,0 Ω; d) 80 V. 0) a) P consumida 00 W V 0 V P V. i i i 0 b) P útil? P consumida P útil + P dissipada 00 P útil P útil 800 W c) P r. i 400 r r r 4,0 Ω; d) P útil ε'. i 800 ε'. 0 ε' 80 V 0) a) 0 V;,0 Ω b) 0,6 kwh U (V) 04) E 05) E b) P consumida V. i V ε + r. i i 6. i i P consumida V. i W P consumida,08 kw Energia consumida P. t,08.,6 kwh 06) a) 6 V; b) 0 W; c) 75 % 07) a) 00 W; b) 5 W; c) 5,0. V 5 V m kg v,5 m/s η,8 P m. g. 0 0 N 48 6 Equação 6 ε' + r 6 ε' +. ε' 0 V a) U ε + r. i ε' + r. ( ) 48 ε' + r. 9 6 ε' r 48 ε' + 9r 6r r,0 Ω i () 08) a) P W t b) η ε' (x i) (x i) V P P c) P consumida V. i 5 5. i i 5,0 09) a) 6,0 b) 00 min 5 h ε V V 5 V F. d t F. v 0. 0,5 00 W; útil total 0,8 00 P total Ptotal 5 W; a) bateria ao ser carregada comporta-se como um receptor. V ε' + r. i 5 + 0,5. i,5. i i 6,0 Física

2 GRITO 0) ) 0 b) P útil ε'. i. 6 7 W ou 0,07 kw E P. t 0,6,07. t t 5 h t 00 min 0. Incorreta. corrente no circuito é dada por: i Σ ε ΣR i i,0 0. Incorreta. V D > V 04. orreta. ddp (V F ) nos polos da fonte de 5 volts vale: V F ε r. i V F 5.,0 V F 4 V. ssim, a potência (P F ) fornecida pela fonte de 5 V vale: P F V F. i P F 4.,0 P F 4 W. 08. Incorreta. potência dissipada no resistor de 4 Ω é dada por: P R. i P 4. (,0) P 4 W. 6. orreta. ddp entre e é V V ou V e é dada por: V.,0 5 V 6V. ddp entre e é V V ou V e é dada por: V +5 +.,0 V +6V. 4) D 04. Falsa. leitura no voltímetro V é a tensão no receptor: V ε + r. i V +. V 4 V 08. Verdadeira. leitura no voltímetro V é a tensão no gerador: V ε r. i V 9. V 8 V 6. Verdadeira. Potência consumida V. i 4. 4 W Energia P. t 4. 4 Wh. Falsa. leitura no voltímetro é a tensão nos resistores R e R. V R. i R eq R N 4 Ω V. V V 64. Falsa. Potência dissipada R. i. () W ) O autor do exercício foi extremamente infeliz com relação a essa alternativa. Que intenção tinha o autor? Jogar "no lixo" a convenção estabelecida por inúmeros cientistas renomados deste planeta? Fazer, de forma intencional, uma "pegadinha" para os alunos? 5) E 6) 5 V e,5 V ) 7 V Ω V ε ω r ω 8 V Ω V 4ω 4ω ω ε V r ω R ω i ε ε ' R+ r i 8 + i 6 4,5 O voltímetro mede a tensão entre e no receptor. 0. Verdadeira. 0. Verdadeira. O amperímetro mede a corrente total. i ε ε 9 6 R+ r V 7) V ε + r. i V V 5 V Física

3 GRITO 8) ) i ε ε ' R+ r 6 5, + 05, + + R x 4 + R x 6 R x Ω 9) a) 0,05 ; b) V; c) a pilha de V. 4,5 Ω V i V V V V + + 4,5. i + 0,5. i + 5. i 5. i 0 i 0,5 Ω i a) i ( 5, ) i.05 ( 0 + 0) b) pelo gerador U E r. i 0. 0,05 U V; ou, pelo receptor U E + r + i,5 +,05 U V c) Haverá desgaste da pilha de maior fem, que é a de V. Observação: esse tipo de ligação é inconveniente, pois sempre haverá corrente entre elas com a de V funcionando como gerador e fornecendo corrente para a de,5 V, que funciona como receptor. Então, o desgaste é inevitável. 0) E 4) a) V; b) 4 V. P ω ω ω 4 V 8 V s Q ) V V V V V i ε ε ' R+ r 4 8 i a) V QP V V V ) 0. orreta. 0. Incorreta. intensidade da corrente elétrica no circuito, na segunda situação (0,5 ), é a metade da primeira (,0 ). 04. orreta. 08. orreta. 6. Incorreta. Um curto circuito se caracteriza pela existência de um condutor de resistência elétrica nula interligando dois pontos quaisquer de um circuito elétrico.. Incorreta. Na primeira situação todas as pilhas são atravessadas pela mesma corrente de intensidade,0 e, na segunda situação, todas as pilhas são atravessadas pela mesma intensidade de corrente de intensidade 0,5. P ω b) V QP +4 V ω ω 4 V 8 V s Q Física

4 GRITO 5) 0, Ω V 0,5 Ω Ω 0, Ω 6 V V +0,5. i i 4 05,. i + 6 0,. i R. i omo i 4, ,. 4 R. 4 4R 4,8 6) E 7) D R, Ω 8) 0,5 ; de para. (I) (II) (III) 6 Ω 4 Ω,4 Ω V V V 4,8 Ω 4 Ω 6 Ω,4 Ω V R. i 4,8. i i,5 ada resistor representado no circuito (II) consome 6 V. Perceba V R. i,4.,5 6 V. ssim, no circuito (I) os resistores em paralelo de 6 Ω e 4 Ω estão submetidos à mesma tensão. V R. i 6 6. i i V R. i 6 4. i i,5 4 Física

5 GRITO mesma distribuição de corrente ocorre para a segunda associação em paralelo. Logo, a corrente que passa entre e é 0,5. Perceba: i 6 Ω,5 4 Ω 0,5,5 4 Ω,0 6 Ω Só existe corrente na parte fechada do circuito. i ε ε ' R+ r i i 0 5 V V ) 6 9) gerador e 00 V receptor e 5 V E,5 V 0,5 E,5 V V R. i,5 5. i i, 0,0 R 5 Ω 0,5 R 0 Ω D R 5 Ω R 4 Ω V do gerador V ε r. i V V 60 V V do resistor V R. i i i 6 i 0 R 0 Ω R Ω V D R D. i D,5 0. i D i D,5 0) V ) E 0 V Ω 4 Ω 5 V R i 0 Ω 0 V Ω i 0 V 0 Ω 0 V 5 Ω 0 V Física 5

6 GRITO Os sentidos das correntes foram escolhidos arbitrariamente i 0 + R. omo i R. R. 0 () 5) Ω i i i 0. i i i + 0 i 6 V Ω V Se i, a potência dissipada no resistor de 0 Ω é nula. Se: i + i e i i ssim, R. 0 R. 0 R 5 Ω ) 5 V V Ω Ω Ω D 9 Ω 9 Ω 9 Ω F Vamos supor que a fonte de V se comporte como gerador e a fonte de 6 V como receptor. +. i i + i ,5 6) 4 No sentido que foi suposto, ou seja, de y para x. i i E i 4 i 5 4) D 0. Incorreta. resistência interna no gerador ε provoca uma queda de tensão interna. Logo, a d.d.p. é menor que ε. 0. orreta. ε é um receptor. d.d.p. que recebe nos terminais é maior, pois parte é dissipada por r e o restante é utilizada. Lembre-se de que para receptor: V ε + r. i. 04. orreta. Os dois resistores estão em paralelo. 08. Incorreta. om a chave I aberta ou fechada altera-se a resistência equivalente do circuito, o que provoca alteração na leitura do amperímetro. 6. orreta. Pela equação do gerador U ε r. i, com a chave I aberta, i. Portanto, U ε. 6 V 5 V Ω Ω o ) 5 +. i 5 i 5 5 o ) 6 +. i 4 i 4,5 9 Ω o ). i i 5., Física

7 GRITO 0. Falsa. 0. Verdadeira. 04. Falsa. 08. Verdadeira. 6. Falsa.. Verdadeira. 7) 6 V 4) E capacitância só pode ser alterada influenciando alguns dos fatores a seguir: K. ε o.. Perceba d que não depende da carga armazenada. K constante dielétrica 8) 4) R 60 Ω P R 0 Ω q i i ε 0 V R 0 Ω ε 60 V v I. Verdadeira. tg α Q V capacitância () R. i + ε R. ε R. i R. i + i ε R. i R. (i + i ) () i 0. (i + i ) i 0. i 0. i 0. i 60. i i 0. i 0 () +R. ε + R. i ε R. R. i Q ε R. i R. (i + i ) () i 0. (i + i ) i 0. i 0. i i 0. i 90. i 0. i 0 () 0. i 60. i 60 ( x ) 90. i 0. i i+ 80. i i 0. i i 60 i,4 i, i + i, + 0,4,6 9) a) ; b) 7,5 V. 40) 4) II. Verdadeira. E p área Q. V III. Falsa. Não depende da carga. IV. Falsa. E p Q. V diretamente proporcionais. 44) 57 E 0. Falsa. São iguais. 0. Falsa. 04. Falsa. Q. V Q Q. 0 4 Q 00 µ 08. Verdadeira. 6. Verdadeira. ε o. d. Verdadeira. 45) 0 V 0 V. 0 6 F Física 7

8 GRITO arga armazenada (Q) Q. V i 0. Falsa. 0 Ω 0 V E constante Ed V 0. Verdadeira. ε o. d 04. Falsa. Q n. e n., n, elétrons 08. Verdadeira. E potencial Q. V ,44. 0 J 6. Falsa. o. 0 6 F ' k. o F Q' , Ω 0 Ω i V/R 0/0 i 0 V 0 Ω µ V Q V. 0 6 Q Q 90 μ 0 0 V 46) 8 µf 0. Falsa. ' k. o k: constante dielétrica 0. Verdadeira. Q. V Q µ 04. Verdadeira. E p. U ou E p Q. V ou E p Q. partir da última expressão, temos que: Q em termos de unidade (dimensão) E p 48) b) have fechada. R eq V 0 i 0 i i,5 ; o capacitor está no ramo em que tem o resistor de 0 Ω e a tensão em seus terminais vale: R V i 0 V V 5 V 5, Q V. 0 6 Q Q 45 μ 5 [F] oulomb Joule 08. Falsa. O campo entre as placas é uniforme. 6. Falsa. capacitância aumentará e a d.d.p. diminui em relação à inicial. S ε 0 V 00 µ F R 00 Ω 47) a) 90 μ; b) 0 μ. a) have aberta. Observe na sequência abaixo que a tensão nos terminais do capacitor com a chave aberta é V 0 V; i 0 Ω 0 Ω i 0 V 0 t corrente no circuito começa inicialmente alta, ou seja, haverá no início corrente no resistor. Porém, com o tempo, o capacitor vai armazenando essa energia no seu interior até que a corrente no circuito seja praticamente nula. 8 Física

9 GRITO 49). 0 0 Ω 0, total total µf ε V total. V total µ No capacitor de µf: 50) V R. i V 0. 0, V V Logo, no capacitor V 0 V. Q. V Q Q. 0 Q. V 48. V V 4 V 5) 0 μf total. V total 7, total.,5 total F 5 µf Eq omo total 5 µf 4 ou Eq 4 5) 5 4 µf Em circuito V R. i 6. i i No resistor R V R. i V. V V No resistor R V R. i V. V 4 V No resistor R V R. i V. V 6 V 54) capacidade máxima será obtida ao associarmos o capacitor de 0 µf. ssim, o seu valor equivalente será de: Eq ,5 µf ) Logo, entre e : V 6 V Q. V Q Q , Q V Q V ε V Q V total V + V V total N q q µ F 6 µ F Física 9

10 GRITO 55) apacitância anterior eq + + nova capacitância ' K. 6 ' K. 8 ' eq eq 5 56) D apacitância equivalente máxima é obtida em paralelo. ssim: eq µf menor capacitância equivalente é obtida em série: eq N 6 µf Eq + + Eq + + Eq + + Eq 6 eq 6 Em relação a : Logo, eq 6,5 ssim, a carga total em relação aos demais capacitores: Q. V Q. V Q Q Q. V Q Q Logo: Q + Q + Q Q + Q + Q 6 Q + Q+ Q 6 Q 6 57) 58) Já a d.d.p. em cada capacitor é a mesma e igual a V. 8 µ F ssim: V V Q. V µ pós carregado 8 µ F/Q 96µ 4 F/Q µ 0 Física

11 GRITO 59) eq µf Q eq µ Q eq eq. V eq 96. V eq V eq 8 V ssim: Q. V Q 4. 8 Q µ 6) / / E D / om a introdução do dielétrico, aumentamos a capacitância de. omo os dois capacitores estão ligados a uma bateria, a carga armazenada em será maior do que em. 60) 8 V / E D / 6) D a associação eq µf V eq 0 V Q eq eq. V eq Q eq µ a associação eq µf Q eq 40 µ (bateria desligada) Q eq eq. V eq V eq V eq 8 V ED + D N Dtotal + N / 4 µ F µ F 6) µ F 4 Q. V 0 µ µ.v V 5 V logo V 5 V ssim: Q. V Q 0. 5 Q 50 µ Logo, a carga total: Q Q + Q 80 µ ssim: Q 80 µ ε Q. V 80 µ 4 µ.v V 45 V µf Logo a d.d.p. entre e é: V V + V V Física

12 GRITO µf 65) D µ F µ F 4 µ F 0. 0 eq 600 µf total. V total µ Na associação teremos a mesma carga armazenada 600.V V 0 V 8 Ω Ω 0 V 64) No capacitor : Q. V Q 0. 0 Q 00 µ ssim: E p Q V. E p Joules om a chave em 0 V µ F Entre os capacitores podemos afirmar que: µf e que eq. 6 µf + 6 Entre os resistores: V total R total. i total 0 0. i total i total ssim, a d.d.p. entre e pode ser descoberta através do resistor de 8 Ω: V R. i V 8. V 4 V Sendo essa mesma d.d.p. aplicada entre os capacitores: Q. V Q µ ssim, no capacitor de µf: Q. V 48µ µ. V V 6 V Q. V Q 8. 0 Q 80 µ om a chave em 8 µ F µ 6 µ F F 6. µf µf total. V total 80µ 0µ. V total V total 8 V V V V total 8 V Física