INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO IFSP Câmpus São José dos Campos Eletricidade I Lista de Exercícios Conceitos básicos Prof. Fabiano Rodrigo Borges 2 o semestre de 2015 Lista de exercícios 1. Converta os seguintes comprimentos para metros. Considere que 1 pé = 30,48 cm, 1 yd = 3 pé = 91,44 cm, 1 mi = 1,609 344 km e que 1 mil = 25,4 mm/1000. (d) 420 milésimos de (a) 45 pés (b) 4 jardas (c) 3,2 milhas polegada 2. Expresse os valores seguintes em joule: (a) 28 libras-pé (b) 4,6 kwh Considere que 1 lb pé = 1,355 817 948 331 400 4 J e que 1 kwh = 3,6 MJ. 3. Expresse 32 cavalo-vapor em watt. Considere que 1 CV 735,5 W. 4. Converta 124 milhas para quilômetros. Considere que 1 mi = 1,609 344 km 5. Expresse os números seguintes em notação de engenharia. (a) 0,004 500 (b) 0,009 26 (c) 7421 (d) 26 356 000 6. Expresse os números seguintes em notação científica. (a) 0,0023 (b) 6400 (c) 4 300 000 7. Expresse os números seguintes em notação científica. (a) 0,000 126 (b) 98 000 (c) 1 2 000 000 8. Expresse os números seguintes em notação de engenharia. (a) 160 10 7 s (b) 30 10 4 V (c) 1,3 10 3 J (d) 0,5 10 9 W 9. Realize as operações seguintes e expresse as respostas em notação científica. (a) 2 10 4 6 10 5 (b) 3,2 10 3 7 10 6 30 0002 (c) 0,04 2 (d) 5003 100 2 10 7 10. Realize as operações seguintes e expresse as respostas em notação científica. (a) 0,003 + 542,8 + 641 10 3 (b) 25 10 3 0,04 2 (c) (40 + 10) 3 6000 ( 3 10 2 ) 2 (d) 0,0022 100 4 11. Realize as operações seguintes utilizando ( uma ) calculadora. 2 (a) 12 (8 6) (b) acos 3 12. Utilize uma calculadora para realizar as seguintes operações. 120 π (a) (b) 3 2 + 4 2 6 2 + 8 2 13. Realize as seguintes operações utilizando uma calculadora. 42,8 11,5 (a) 825 0,0012 (b) 12,6 + 7,04 10 6 1
14. Avalie as seguintes expressões utilizando uma calculadora. (a) ( 3,6 10 3) 2 (b) ( 8,1 10 4) 1/2 2 10 2 (c) 5 10 1 15. Determine quantos coulomb estão representados pelos seguintes números de elétrons. (a) 6,482 10 17 (b) 1,24 10 18 (c) 2,46 10 19 (d) 1,628 10 20 16. Se uma corrente de 2 ma passa através de um fio em 2 minutos e 4 segundos, determine quantos elétrons passaram. 17. Determine quanta carga elétrica existe em 10 20 elétrons. 18. Se 6 10 22 elétrons passam por um fio em 42 s, determine a corrente elétrica resultante. 19. Se 36 C de carga elétrica passam através de um fio em 10 s, determine a corrente elétrica que percorre esse fio. 20. Determine quantos elétrons uma carga elétrica de 2,4 µc representa. 21. Determine quanto tempo leva para uma carga elétrica de 50 µc passar por um ponto se a corrente elétrica é 24 ma. 22. Se uma carga elétrica de 700 C passa por um ponto em 5 minutos, determine o valor da corrente elétrica resultante. 23. Se uma corrente elétrica através de certo circuito elétrico é 4 A, determine o tempo necessário para transferir 650 mc de carga elétrica. 24. Se uma carga elétrica de 8,5 mc passa por um ponto em um condutor em 120 ms, determine a corrente elétrica. 25. Determine as tensões elétricas V ab, V bc, V ac e V ba no circuito elétirco da Fig. 1. Figura 1: Circuito elétrico para o problema 25. 26. A diferença de potencial elétrico entre os pontos a e b é 32 V. Determine o trabalho necessário para mover uma carga elétrica de 2 C de a para b. 27. Um motor de 40 W funciona em uma fonte de 120 V. Determine a corrente elétrica que esse motor irá drenar. 28. A tensão elétrica nominal de uma linha de transmissão é 1,04 10 6 V. Determine essa tensão elétrica em quilovolt. 29. Uma energia de 450 J é necessária para mover 2,6 10 20 elétrons de um ponto a outro. Determine a diferença de potencial elétrico entre esses dois pontos. 30. Determine a potência elétrica consumida pela lâmpada da Fig. 2. 2
Figura 2: Circuito elétrico para o problema 30. 31. Determine quanta corrente elétrica flui através de uma lâmpada de 40 W e 120 V. 32. Uma bateria fornece 120 J de energia para uma carga elétrica de 18 C. Determine a tensão elétrica da bateria. 33. Determine a corrente elétrica no elemento de aquecimento de um ferro de solda de 45 W que funciona em 120 V. 34. Uma fonte de energia fornece uma corrente elétrica constante de 2 A a uma lâmpada. Se 2,3 kj são dissipados sob a forma de luz e energia calorífica durante 10 segundos, determine a tensão elétrica sobre a lâmpada. 35. Para mover uma carga elétrica Q do ponto a ao ponto b, são necessários 30 J. Determine a queda de tensão elétrica se (a) Q = 2 C (b) Q = 6 C 36. Se um farol de automóvel requer uma corrente elétrica de 2,5 A em 8 V, determine a potência elétrica consumida pelo farol. 37. Um forno elétrico consome 38 A em 120 V. Detemrine a potência elétrica dissipada. 38. A potência elétrica nominal de uma torradeira elétrica é 800 W e drena uma corrente de 7 A. Determine a tensão elétrica de operação dessa torradeira. 39. A tensão elétrica entre o ponto a e o ponto b é 120 mv. Determine a carga elétrica Q se 360 µj de trabalho forem necessários para mover a carga elétrica Q do ponto a ao ponto b. 40. Se uma lâmpada de 70 W é conectada a uma fonte de 120 V, determine a corrente elétrica que fluirá pelo circuito elétrico. 41. Uma bateria de 12 V pode fornecer 100 A por 5 segundos. Determine o trabalho realizado pela bateria. 42. Oito fótons precisam atingir um fotodetector para emitir um elétron. Se 4 10 11 fótons por segundo atingem a superfície do fotodetector, determine a quantidade de corrente elétrica. 43. Determine a potência elétrica dos aparelhos a seguir em sua casa: (a) lâmpada (b) rádio (c) TV (d) geladeira (e) computador (f) impressora (g) forno micro-ondas (h) liquidificador 44. Um aquecedor elétrico de 1,5 kw está conectado a uma fonte de 120 V. (a) Determine a corrente elétrica que o aquecedor consome. (b) Se o aquecedor for ligado por 45 minutos, determine a energia consumida em quilowatt-hora. (c) Detemrine o custo de manter o aquecedor ligado por 45 minutos se o custo da energia é de 60 centavos por quilowatt-hora. 45. Um torradeira de 1,2 kw leva cerca de 4 minutos para aquecer quatro fatias de pão. Detemine o custo de operar a torradeira uma vez por dia por um mês de 30 dias. Assuma o custo da energia seja de R$ 0,60 por quilowatt-hora. 3
46. Uma bateria de lanterna tem um desempenho de 0,8 A h e um tempo de vida de 10 horas. (a) Determine quanta corrente elétrica ela pode suprir. (b) Determine a potência que ela pode fornecer se a tensão elétrica em seus terminais for de 1,5 V. (c) Determine a energia armazenada na bateria em quilowatt-hora. 47. Uma lâmpada incandescente de 20 W está conectada a uma fonte de 120 V e é deixada continuamente acesa em uma escadaria escura. Determine: (a) a corrente elétrica através da lâmpada; (b) o custo de mantê-la acesa durante um ano bissexto se o custo da energia elétrica é de R$ 0,60 por quilowatt-hora. 48. Um fogão elétrico com quatro bocas e um forno são utilizados no preparo de uma reifeção: Boca 1 20 minutos Boca 2 40 minutos Boca 3 15 minutos Boca 4 45 minutos Forno 30 minutos Se cada boca tem uma potência elétrica nominal de 1,2 kw, e o forno, 1,8 kw, e se o custo da energia elétrica é R$ 0,60 por quilowatt-hora, determine o custo da energia utilizada para preparar a refeição. 49. A Bandeirante (concessionária de energia elétrica) cobrou de um consumidor R$ 80,00 em um mês por utilizar 125 kwh. Se a tarifa básica é R$ 5,10, determine quanto a Bandeirante cobrou por quilowatt-hora. 50. Uma TV de 600 W ficou ligada durante 4 horas sem ninguém assistindo. Se o custo da energia é R$ 0,10 por quilowatt-hora, determine quanto dinheiro foi desperdiçado. 51. Uma concessionária de energia elétrica cobra R$ 0,60 centavos por quilowatt-hora. Se um consumidor deixar uma lâmpada de 40 W ligada continuamente durante um dia, determine quanto o consumidor terá que pagar. 52. A Reliant Energy (concessionária de energia elétrica em Houston, Texas) cobra os seus clientes da seguinte forma: Mensalidade R$ 6,00 Primeiros 250 kwh R$ 0,08 por quilowatt-hora Quilowatt-hora adicional R$ 0,28 por quilowatt-hora Se um consumidor utiliza 1218 kwh em um mês, determine quanto a Reliant Energy irá cobrar. 53. Um elevador de um edifício pode levantar 7000 libras até uma altura de 60 pés em 30 segundos. Determine a potência elétrica necessária para operar o elevador. Suponha que 1 HP = 550 lb pé/s. 54. Os seguintes eletrodomésticos estavam em funcionamento: Um condicionador de ar de 3,2 kw por 9 horas Oito lâmpadas de 60 W por 7 horas Um televisor de 400 W por 3 horas 55. (a) Determine a energia total consumida em quilowatt-hora. (b) Determine o custo total para manter esses aparelhos em funcionamento se a concessionária cobra R$ 0,60 por quilowatt-hora. 4
(a) Se uma lâmpada de 70 W é deixada acesa por 8 horas todas as noites, determine a energia utilizada em uma semana. (b) Determine o custo mensal (assuma 30 dias) se o custo da energia é R$ 0,60 por quilowatthora. 56. Uma corrente elétrica de 20 µa percorre um fio de um telefone. Determine o tempo necessário para que uma carga elétrica de 15 C passe por esse fio. 57. Uma descarga atmosférica de 2 ka durou 3 ms. Determine quantos coulomb de carga elétrica estavam contidos nessa descarga atmosférica. 58. A capacidade de uma bateria pode ser dada em ampère-hora. Uma bateria alcalina tem capacidade de 160 A h. (a) Determine a máxima corrente elétrica que essa bateria é capaz de fornecer por 40 h. (b) Determine quantos dias ela durará se a mesma for descarregada com 1 ma. 59. Determine o trabalho realizado por uma bateria de automóvel de 12 V ao mover 5 10 20 elétrons do terminal positivo para o terminal negativo. 60. Determine a energia consumida por um motor de 10 HP durante 30 minutos. Assuma que 1 HP = 746 W. 61. Um ferro elétrico de 2 kw está conectado a uma rede elétrica de 120 V. Determine a corrente elétrica consumida pelo ferro. 62. Uma descarga elétrica de 30 ka atinge um avião durante 2 ms. Determine quantos coulomb de carga elétrica foram transferidos para o avião. 63. Uma bateria de 12 V necessita de uma carga total de 40 A h durante a recarga. Determine quantos joule são fornecidos à bateria. 64. Um rádio funciona em 12 V por 20 minutos. Durante esse período, 108 J de energia são fornecidos ao rádio. (a) Determine a corrente elétrica que circula pelo rádio. (b) Determine quantos coulomb de carga elétrica são utilizados durante esse período. 65. Uma calculadora de bolso possui uma bateria de 4 V que gera 200 µa em 45 minutos. (a) Calcule a carga elétrica que flui pelo circuito elétrico. (b) Determine a energia que a bateria fornece ao circuito elétrico da calculadora. Respostas 1.(a) 13,72 m (b) 3,658 m (c) 5150 m (d) 0,010 67 m 2.(a) 37,96 J (b) 16,56 MJ 3. 23 540 W 4. 199,6 km 5.(a) 4,5 10 3 (b) 9,26 10 3 (c) 7,421 10 3 (d) 26,356 10 6 6.(a) 2,3 10 3 (b) 6,4 10 3 (c) 4,3 10 6 7.(a) 1,256 10 4 (b) 9,8 10 4 (c) 5 10 7 5
8.(a) 16 µs (b) 300 kv (c) 1,3 mj (d) 500 pw 9.(a) 1,2 10 10 (b) 2,24 10 8 (c) 5,625 10 11 (d) 1,25 10 5 10.(a) 5,434 10 2 (b) 4 10 1 (c) 5,333 10 1 (d) 4 10 4 11.(a) 24 (b) 48,19 = 0,8411 rad 12.(a) 2,191 (b) 0,031 42 13.(a) 0,99 (b) 25,06 14.(a) 12,96 10 6 (b) 284,6 (c) 400 15.(a) 103,8 mc (b) 198,6 mc (c) 3,941 C (d) 26,08 C 16. 1,548 10 18 17. 16,02 C 18. 228,9 A 19. 3,6 A 20. 1,498 10 13 21. 2,083 ms 22. 2,333 A 23. 162,5 ms 24. 70,83 ma 25. V ab = 3 V, V bc = 8 V, V ac = 5 V e V ba = 3 V. 26. 64 J 27. 333,3 ma 28. 1040 kv 29. 10,80 V 30. 48 W 31. 333,3 ma 32. 6,667 V 33. 375 ma 34. 115 V 35.(a) 15 V (b) 5 V 36. 20 W 37. 4,56 kw 38. 114,3 V 39. 3 mc 40. 583,3 ma 6
41. 6 kj 42. 8 na 43.(a) 60 W a 100 W (b) 4 W (c) 110 W (d) 700 W (e) 120 W (f) 18 W (g) 1000 W (h) 350 W 44. (a) 12,5 A (b) 1,1245 kwh (c) R$ 0,675 45. R$ 1,44 46. (a) 80 ma (b) 120 mw (c) 0,0012 kwh 47. (a) 166,7 ma (b) R$ 105,41 48. R$ 1,98 49. R$ 0,5992 50. R$ 1,44 51. R$ 0,576 52. R$ 297,04 53. 25,45 HP 54. (a) 30,42 kwh (b) R$ 18,252 55. (a) 3,92 kwh (b) R$ 10,08 56. 750 ks = 12,5 kmin = 208,4 h = 208 h 20 min = 8,681 d = 8 d 16 h 20 min 57. 6 C 58. (a) 4 A (b) 160 ks = 2,667 kmin = 44,44 h = 44 h 26 min 40 s = 1,852 d = 1 d 20 h 26 min 40 s 59. 961,2 J 60. 13,43 MJ 61. 16,67 A 62. 60 C 63. 1,728 MJ 64. (a) 7,5 ma (b) 9 C 65. (a) 540 mc (b) 2,16 J 7
Referência Matthew N. O. Sadiku, Sarhan M. Musa e Charles K. Alexander, Análise de circuitos elétricos com aplicações, 1 a edição, capítulo 1. 8