AP 07 - Eletrodinâmica -CAP - 2017

UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO  – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO  – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA

ELETRODINÂMICA

04  – Intensidade da Corrente Elétrica: A Elétrica:  A intensidade de corrente (i), é dada pela quantidade de carga (Q) que (Q) que passa durante elétrica (i), é 01  –  Definição: A Eletrodinâmica é a parte da eletricidade que um tempo (Δt) através t) através de uma secção transversal de um condutor. estuda, analisa e observa o comportamento das cargas elétricas em movimento.

i

02  – CORRENTE ELÉTRICA: É o movimento ordenado de elétrons livres no interior de um condutor metálico. Existem condutores líquidos (soluções eletrolíticas), cuja corrente elétrica é composta de i = corrente elétrica (A) íons) e condutores gasosos (gases ionizáveis), cuja corrente elétrica Q = carga elétrica (C) é feita por íons e elétrons.  t = tempo (s)

Q t

05  –  Unidade de Corrente Elétrica: Unidade de corrente elétrica no SI é ampère (A)

i



Q t



C (coulomb) s (segundo)

 A

(ampére)

05 – Submúltiplos de Unidade de Corrente Elétrica: mA (miliampère ) = 10 -3 A 1 mA (miliampère 1 μA (microampère) = 10-6 A 1 nA (nanoampère) = 10 10-9 A pA (picoampère) = 10 -12 A 1 pA (picoampère)

03 – Sentido da Corrente Elétrica: Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica é o Ex1: Por uma secção transversal de um fio de cobre passam 6 μC de sentido do movimento dos elétrons no seu interior. Esse é o sentido carga em 5 minutos. Qual Qual é a corrente elétrica? real da corrente elétrica Q 6.10 6 No estudo da eletricidade, entretanto, adota-se um sentido i  t 3.10 2 convencional, que é o movimento das cargas positivas. Sempre que Q  6C  6.10 6 C tratarmos de corrente elétrica, estaremos adotando o sentido  6 2 t  5 mi n x 60  300 s i  2.10 convencional.. convencional.. i  ? i  2.10 8 A  3.1 – Sentido Convencional: Ex2: O filamento de uma lâmpada é percorrido por uma corrente de 1,5 A. Calcule a carga elétrica que passa pelo filamento em 6 segundos. i  1,5 A Q Q i  1,5   Q  1,5.6   6 t t  6 s Q  ? Q  9C 

3.2 – Sentido Real:

Ex3: Um condutor metálico é percorrido por uma corrente de 3 nA. Qual o intervalo de tempo necessário para que uma quantidade de carga elétrica igual a 15 μA  atravesse uma secção transversal do condutor? Q 15.10 6 i  3 n A  3.10-9 A  i 3 . 10      t t 6 Q  15 C  15.10 C 15.10 6 t  ?    5.10 6( 9 )  5.10 3 s t  9 3.10 Ex4: Um corpo tem 2,5.10 20 elétrons e 7,5.1020  prótons. Sendo a carga elétrica elementar 1,6.10 - 19 C. Determine: a) O número de elétrons em excesso ou falta. P = 7,5. 1020 prótons n = P – E E = 2,5 . 10 20 elétrons n = 7,5.1020 – 2,5.1020 n = 5,0.1020 elétrons n=? b) Se o corpo está c om excesso ou falta de elétrons. Falta Falta de elét elétrons rons , pois , n é posi tivo

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Q = n.e Q = 5.1020.1,6.10- 19 Q = 8,0.1020 + (-19)  C Q = 8,0.10 1 C Q = 80 C

d) A corrente elétrica ao atravessar um c ondutor em 4 segundos? Q  80 C Q 80  i  t  4 s t 4 i  ? i  20 A 

7.3  –  Efeito Magnético: Um condutor percorrido por uma corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Este é um dos efeitos mais importantes, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformadores, relés etc.

06 – Tipos de Corrente Elétrica. 6.1 – Corrente contínua: É aquela cujo sentido se mantém constante. Ex: corrente de uma bateria de carro, pilha, etc 7.4  – Efeito Químico: Uma solução eletrolítica sofre decomposição, quando é atravessada por uma corrente elétrica. É a eletrólise. Esse efeito é utilizado, por exemplo, no revestimento de metais: cromagem, niquelação etc.

7.5  –  Efeito Fisiológico: Quando a corrente elétrica atravessa um organismo vivo, produz no mesmo contrações musculares , conhecidas por choque elétrico . O ser humano, ao ser atravessado por uma corrente de intensidade de 10 mA ou mais, pode sofrer efeitos fatais .

6.2 – Corrente alternada: É aquela cujo sentido varia alternadamente. Ex: corrente usada nas residências.

07  –  Efeitos da Corrente Elétrica:  A corrente elétrica, ao passar por um determinado condutor, dependendo de sua natureza e também da intensidade da corrente, pode produzir diferentes efeitos , dos quais destacam-se:

Obs.: Dos efeitos citados, o único que sempre ocorre é o magnético. 08  –  Propriedade gráfica: No gráfico da corrente em função do tempo, a área sob a curva, é numericamente igual a quantidade de carga que atravessa o condutor.

 A  t.i  A  t.

7.1  – Efeito Térmico ou Efeito Joule: Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. Esse efeito é a base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas térmicas etc.

Q t

 A  Q 8.1 – Área do Retângulo:

Q  A Re t  B.H 7.2 – Efeito Luminoso: Em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos. são aplicações desse efeito. Neles há a transformação direta de energia elétrica em energia luminosa. APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

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B  Base H  Al tura Página 2 de 13

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Q   A Triân 

B.H 2

B  Base H   Altura 8.3 – Área do Trapézio:

(B  b ).h Q   A Trap  2 B  Base maior  b  Base menor  H   Altura

Q

 A Trap 

Q



Q



(B  b).H

(15  8).6



2 138 2

2 23.6 2



69 C

09  – Elementos de um Circuito Elétrico: Para se estabelecer uma corrente elétrica são necessários, basicamente: um gerador de energia elétrica, um condutor em circuito fechado e um elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador. A esse conjunto denominamos circuito elétrico.

Ex5: Os gráficos abaixo representam a corrente elétrica em um fio condutor, em função do tempo. Determine a carga elétrica para cada caso?

Q   A Re t  B.H Q  5.8

9.1  –  Gerador elétrico: É um dispositivo capaz de transformar em energia elétrica outra modalidade de energia. O gerador não gera ou cria cargas elétricas. Sua função é fornecer energia às cargas elétricas que o atravessam. Industrialmente, os geradores mais comuns são os químicos e os mecânicos.

Q  40 C Q

  A Triân 

Q



6.4



B.H 2

24

2 Q  12 C

9.1.1  –  Químicos:  aqueles que transformam energia química em energia elétrica. Exemplos: pilha e bateria.

2

B.H 2 15.10 300  Q 2 2 Q  150 C Q

  A Triân 

(B  b).H 2 (12  5).8 17.8

Q

  A Trap 

Q



Q



APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

9.1.2  – Mecânicos: aqueles que transformam energia mecânica em elétrica. Exemplo: dínamo de motor de automóvel.



2 136 2



9.2  –  Receptor elétrico: É um dispositivo que transforma energia elétrica em outra modalidade de energia, não exclusivamente térmica. O principal receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em mecânica, além da parcela de energia dissipada sob a forma de calor.

2 68 C

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9.3  –  Resistor elétrico: É um dispositivo que transforma toda a energia elétrica consumida integralmente em calor. Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral.

9.7.1  – Amperímetro: aparelho que serve para medir a intensidade da corrente elétrica.

A 9.7.2  –  Voltímetro:  aparelho utilizado para medir a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito elétrico.

V 9.4  – Capacitor elétrico: Também chamado de condensador, ele é um dispositivo de circuito elétrico que tem como função armazenar cargas elétricas e conseqüentemente energia eletrostática, ou elétrica.

10 – Exercícios Propostos 9.5  –  Dispositivos de manobra: São elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico. Por exemplo, as chaves e os interruptores.

9.6  –  Dispositivos de segurança: São dispositivos que, ao serem atravessados por uma corrente de intensidade maior que a prevista, interrompem a passagem da corrente elétrica, preservando da destruição os demais elementos do circuito. Os mais comuns são os fusíveis e os disjuntores.

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01  – Por uma secção transversal de um fio de cobre passam 20C de carga em 2 segundos. Qual é a corrente elétrica? 02  – Em cada minuto, a secção transversal de um condutor metálico é atravessada por uma quantidade de carga elétrica de 12C. Qual a corrente elétrica que percorre o condutor? 03  – O filamento de uma lâmpada é percorrido por uma corrente de 2A. Calcule a carga elétrica que passa pelo filamento em 20 segundos. 04  –  Um condutor metálico é percorrido por uma corrente de 10.10-3 A. Qual o intervalo de tempo necessário para que uma quantidade de carga elétrica igual a 3C atravesse uma secção transversal do condutor? 05 – Pela secção transversal de um condutor metálico passam 6.1020 elétrons durante 2s. Qual a corrente elétrica que atravessa o condutor? É dada a carga elétrica elementar: e = 1,6.10-19 C. 06  –  Um condutor metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua de 8A. Determine o número de elétrons que atravessam uma secção transversal do condutor em 5s. É dada a carga elétrica elementar: e = 1,6.10-19 C. 07  – Um condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 20A. Calcule o número de elétrons que passam por uma secção transversal do condutor em 1s (e = 1,6.10-19 C). 08  –  A corrente elétrica de um aquecedor elétrico é 7,5 A. Qual a quantidade de carga elétrica que passa pelo aquecedor em 30 segundos? 09  –  Um fio é atravessado por 2.10 20  elétrons em 20s. Qual a intensidade da corrente elétrica nesse fio? 10 – Uma lâmpada de lanterna é atravessada por uma carga de 90 C no intervalo de tempo de 1 minuto. Qual a intensidade da corrente, em ampère?

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA 01  –  RESISTOR: Resistor é todo elemento que tem como função transformar energia elétrica em energia térmica. Este fenômeno é chamado de efeito Joule. Nos esquemas de circuitos os resistores são representados pelos símbolos abaixo.

Ex1:  A curva característica de um resistor ôhmico é dada abaixo. Determine: a) A resistência elétrica. R

U2 i2



8 4

 2

b) A tensão elétrica U3. R

U3 i3

2

U3 6

 U3  12 V

c) A corrente elétrica i1. R

02 – PRIMEIRA DE LEI DE OHM: Ohm verificou que a relação entre a tensão elétrica aplicada a um resistor e a intensidade de corrente elétrica que o percorria, era constante quando a temperatura era mantida constante. Esta relação foi chamada de resistência elétrica do resistor. A esses resistores que obedecem a 1ª lei de Ohm, chamamos resistores Ôhmicos.

R

U i

R = resistência elétrica (  ) U = (ddp) diferença de potencial ou tensão elétrica (V) i = corrente elétrica (A) 04  – UNIDADE DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA: No SI, a unidade

de resistência elétrica é o ohm (  ).

U1 i1

2

4 i1

 i1 

4 2

 2 A

07  –  SEGUNDA LEI DE OHM: Ohm verificou através de inúmeros experimentos que a resistência elétrica de um resistor é diretamente proporcional ao comprimento do resistor e inversamente proporcional à sua área de secção transversal. A constante de proporcionalidade recebe o nome de resistividade elétrica. A resistividade elétrica é característica do material de que é feito o resistor.

L R  .  A R = resistência elétrica (  );  A = área da secção transversal, bitola, expessura (m²); L = comprimento do condutor (m):   é o coeficiente de resistivide do fio (.m) Ex2:  A resistividade do cobre é de 1,7.10-8 .m . Calcular a resistência de um fio de cobre de 0,5 m de comprimento e 0,85 cm² de área de secção transversal.

  1,7.10 8 .m L 0,5  R    1,7.10 8 L  0,5 m  A 0,85.10 4  4 2 2  A  0,85 cm  0,85.10 m R  1,0.10 4  R  ? 

08  – REOSTATOS: São resistores cuja resistência elétrica pode ser 05 – OHMÍMETRO: e o instrumento utilizado para medir a resistência variada. elétrica. 06  –  GRÁFICO DO RESISTOR ÔHMICO: Como a relação entre a tensão e a intensidade de corrente elétrica é uma função de primeiro grau diretamente proporcional, a curva que a representa será uma reta crescente passando pela origem.

tg tg



tg



R

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

U1 i1



U i R.i

09 – Exercícios Propostos: 01  – Um chuveiro elétrico é submetido a uma ddp de 220V, sendo percorrido por uma corrente elétrica de 10A. Qual é a resistência elétrica do chuveiro?

i R U2 i2



U3 i3

02  –  Determine a ddp que deve ser aplicada a um resistor de resistência 6    para ser atravessado por uma corrente elétrica de 2A.

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15  –  (CFT-SC) Um chuveiro elétrico não está aquecendo satisfatoriamente a água. Para resolver esse problema, fechamos um pouco a torneira. Com esse procedimento, estamos: a) Diminuindo a resistência elétrica do chuveiro. b) Diminuindo a corrente elétrica que atravessa o c huveiro. c) Diminuindo a massa de água que será aquecida por unidade de tempo. d) Diminuindo a diferença de potencial nos terminais do chuveiro. e) Economizando energia elétrica. 16  – (CFT-SC) Uma pessoa mudou-se do estado de Santa Catarina, onde a tensão da rede elétrica é 220 V, para o estado do Paraná, onde a tensão é 110 V. Levou consigo um chuveiro, cuja potência nominal é de 2200 W. Instalado no estado do Paraná, para que o chuveiro continue a dissipar a mesma potência por efeito Joule, sua resistência elétrica deve ser: a) quadruplicada. b) reduzida à metade do valor original. c) reduzida a um quarto do valor original. d) dobrada. e) mantida inalterada. 17- (PUC-MG) A "chave" de um chuveiro elétrico pode ser colocada nas posições "fria", "morna" e "quente". Quando se muda a chave de posição, modifica-se o valor da resistência elétrica do chuveiro. Indique a correspondência VERDADEIRA. a) Água morna - resistência média. b) Água morna - resistência baixa. c) Água fria - resistência média. d) Água quente - resistência alta. e) NDA 18  – (PUC-RJ) Ao aplicarmos uma diferença de potencial de 9,0 V em um ebulidor de resistência 3,0 Ω, podemos dizer que a corrente

elétrica fluindo pela resistência e a potência dissipada, respectivamente, são: b) 2,0 A e 18,0 W c) 3,0 A e 27,0 11  – (USF-SP)  – A corrente através de lanterna elétrica e s ua pilha é a) 1,0 A e 9,0 W d) 4,0 A e 36,0 W e) 5,0 A e 45,0 W 1,0 ampère e a resistência do filamento é 30 ohms. Qual a tensão elétrica entre os extremos do filamento? 19- (UFSCAR-SP) Ao reformar o banheiro de sua casa, por a) 10V b) 20V c) 30V d) 40 e) 50V recomendação do eletricista, o proprietário substituiu a instalação 12 – (CFT-PR) O elemento de um chuveiro elétrico que fornece calor, elétrica de sua casa, e o chuveiro, que estava ligado em 110 V, foi trocado por outro chuveiro de mesma potência, ligado em esquentando a água, é o: 220 V. a) resistor. b) capacitor. c) gerador.  A vantagem dessa substituição está d) disjuntor. e) amperímetro. a) no maior aquecimento da água que esse outro chuveiro vai 13  – (UNESP-SP) Um bipolo tem equação característica U=5.i 2 com proporcionar. U dado em voltas (V) e i dado em ampères (A). Para i=2 A, sua b) no menor consumo de eletricidade desse outro chuveiro. c) na dispensa do uso de disjuntor para o circuito desse outro resistência elétrica vale: chuveiro. a) 5Ω b) 110 Ω c) 20 Ω d) 12 Ω e) 2,5 Ω d) no barateamento da fiação do circuito desse outro chuveiro, que 14  – (UFSM-RS) Chama-se "gato" uma ligação elétrica clandestina pode ser mais fina. e) no menor volume de água de que esse outro chuveiro vai entre a rede e uma residência. Usualmente, o "gato" infringe normas de segurança, porque necessitar. é feito por pessoas não especializadas. O choque elétrico, que pode ocorrer devido a um "gato" malfeito, é causado por uma corrente 20  –  (UERJ-RJ) Um chuveiro elétrico pode funcionar sob várias combinações de tensão eficaz e potência média. A combinação em elétrica que passa através do corpo humano. 5 Considere a resistência do corpo humano como 10 Ω para que o chuveiro apresenta a maior resistência elétrica está indicada em: pele seca e 10 3Ω para pele molhada. b) 220V - 2500W c) 360V - 3000 W Se uma pessoa com a pele molhada toca os dois pólos de a) 120V-1250W d) 400 V 5000 W e) 200 V - 3000 W uma tomada de 220 V, a corrente que a atravessa, em A, é 5 3 a) 2,2 × 10 b) 2,2 × 10 c) 4,5 d) 2,2 × 10-1 e) 2,2.10-3 APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

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POTÊNCIA ELÉTRICA

E = P.  t

01 – POTÊNCIA ELÉTRICA DISSIPADA NO RESISTOR

P = U.i

P = R.i 2

P

2

U R

P – potência elétrica (W  – watt); R – Resistência elétrica (  - ohm) i – Corrente Elétrica (A  – ampére) U – Tensão Elétrica ou Diferença de Potencial Elétrico DDP(V  – volt)

E = Energia Elétrica (J - joule, KWh - quilowatthora) P = Potência (W)  t = tempo de consumo (s) 1 KW = 1000 W 1 h = 3.600 s. Obs1: No SI a unidade de energia é o joule (J), mas também é muito utilizado o kWh. Obs2: 1kWh é a energia consumida, com potência de 1kW, durante 1 hora.

1.1 – Unidade de potência no SI: W (watt) Obs. Quanto maior a potência do equipamento maior é oconsumo de 03 – CUSTO DA ENERGIA ELÉTRICA CONSUMIDA. energia elétrica C = E.R$ C – Custo da enrgia elétrica consumida em Reais. Ex1: Um condutor possui uma inscrição contendo tensão elétrica 110 R$ - Preço em reais de 1 kwh V e corrente elétrica 5 A. Determine a potência do condutor? E – Energia Elétrica consumida (kWh) Obs1: Em Boa Vista  – RR 1 kWh = 0,382214  U 110 V  P  U.i  P  110.5  Ex1:  Uma lãmpada incandescente de potência 100 W é ligada  i  5 A durante 8 horas por dia. considerando o preço do kWh igual a R$ P  550 W P  ? 0,39. Determine;  a) A energia elétrica consumida durante 30 dias. Ex2: Um condutor elétrico de potência 100 W, possui uma resistência P  100W 100.240 E  P.t  E    elétrica de 25  . Determine a coorente elétrica que atravessa o t  8 h.30  240 h 1.000 condutor? E  ? E  24 kwh  P 100 W   100 b) o custo da energia elétrica consumida durante 30 dias P  R.i 2  100  25.i2  i 2  i 4    R 25  25 E  24 kWh. i  ? C  E.R$  C  24.0,38   i  2 A  R$  0,38 C  R$ 9,12 C  ?  Ex3: Um condutor elétrico de potência 250 W, possui uma resistência Exercícios elétrica de 40  . Determine a tensão elétrica do condutor? 01  – Qual é o consumo de energia, durante um mês, em kW h, de um P  250W U2 U2 chuveiro de 4000W, que é utilizado meia hora por dia?  250   U2  250.40  P R 40 R 40    02  –  Qual é o consumo de energia, em kWh de uma lâmpada de U  ?  U  100 V U  10.000  60W que fica acesa 5h por dia durante os 30 dias do mês? Exercícios 01  –  Quando uma lâmpada é ligada a uma tensão de 120V, a corrente que flui pelo filamento da lâmpada vale 1A. Qual a potência da lâmpada?

03 – Em um ferro elétrico, lê-se a inscrição 600W -120V. Isso significa que, quando o ferro elétrico estiver ligado a uma tensão de 120V, a potência desenvolvida será de 600W. Calcule a energia elétrica (em kWh) consumida em 2h.

02  – Calcule a corrente que percorre o filamento de uma lâmpada de 120V e 60W.

04  – Uma torradeira dissipa uma potência de 3000W. Ela é utilizada durante 0,5h. Pede-se: a) a energia elétrica consumida em kWh; b) o custo da operação, considerando o preço do kWh igual a R$ 0,36.

03  –  Em um resistor, de resistência igual a 10  , passa uma corrente com intensidade de 2A. Calcule a potência dissipada no 05 – Uma lâmpada de 100W permanece acesa durante 20h. a) Determine a energia elétrica consumida em kWh; resistor. b) Determine o custo que essa lâmpada representa considerando o preço do kWh igual a R$ 0,36. 04 – De acordo com o fabricante, um determinado resistor de 100  pode dissipar, no máximo, potência de 1 W. Qual é a corrente 06  –  Um ferro elétrico consome uma potência de 1100W quando máxima que pode atravessar esse resistor? ligado a uma tensão de 110V. a) Qual a energia consumida (em kWh) em 2 horas; 05 – Num certo carro, o acendedor de cigarros tem potência de 48W. b) Qual é o custo da operação para 2 horas, sabendo que o preço do  A ddp no sistema elétrico desse carro é 12V. Qual é a resistência kWh é de R$ 0,36.? elétrica do acendedor de cigarros? 07  – Um fio de resistência elétrica igual a 50   é submetido a uma 06  –  Sob tensão de 10V, um determinado resistor dissipa 5W de ddp de 20V. Qual a energia dissipada no fio em 1 minuto? 08 – Quanto se pagará em um ano, pelo consumo de energia de uma potência. Qual é a resistência desse resistor?

geladeira, que tem uma etiqueta dizendo:”Consumo mensal 56,5 KWh/mês”. Considere o KWh R$ 0.36.

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04 – ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES

4.1 – Associação de resistores em série "Vários resistores estão associados em série quando são ligados um em seguida do outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente."

i

R 1

R 2

02  –  Na associação representada abaixo, a resistência do resistor equivalente entre os pontos A e B vale 28 . Calcule o valor da resistência R1.

R 1

10 4

R 3 A

i

U1 R eq

U2

6 B

03  –  Um fogão elétrico, contém duas resistências iguais de 50 . Determine a resistência equivalente da associação quando essas resistências forem associadas em série. 04 – A intensidade da corrente que atravessa os resistores da figura abaixo vale 0,5 A. Calcule: a) a resistência equivalente; b) a corrente elétrica de cada resistor; c) a ddp em cada resistor; d) a ddp total no circuito; e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito.

U3

U Req = resistência equivalente ( ) U = ddp da associação (V)

U = U1 + U2 + U3 i = i1 = i2 = i3 Req = R1 + R2 + R3

R 1= 6

R 2=2

R 3=4 Ex1: Dois resistores R1 = 4 e R2 = 6 , estão associados em série e subemtidos a uma tensão elétrica de 120 V. Determine: a) a resistência equivalente da associação; 05  – Associam-se em série dois resistores, sendo R1=10 e R1  4  R2=15. A ddp entre os extremos da associação é de 100V.  Determine: Req = R1 + R2 = 4 + 6 = 10  R 2  2  a) a resistência equivalente da associação; R  ? b) a corrente que atravessa os resistores;  c) a corrente elétrica de cada resistor; b) a corrente elétrica do circuito; d) a ddp em cada resistor; U 12 0 R  10  e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito. R 10 10 . i 12 0        i i 06  – Duas resistências R 1 = 1  e R2 = 2  estão ligadas em série a U  120 V 12 0 i  ? uma bateria de 12 V. Calcule: i  i  12 A  10 a) a resistência equivalente da associação; c) a corrente elétrica de cada resistor; b) a corrente que atravessa os resistores; c) a corrente elétrica de cada resistor; i = i1 = i2 = 12 A d) a ddp em cada resistor; d) a ddp em cada resistor; e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito. U1  R 1.i1  4 .12  48 V U 2  R 2 .i 2  6 .12  72 V U  U1  U 2  12 0 V

e) a potencia elétrica dissipada no circuito. P  ? P  U.i  120.12  U  120 V P  1440 W i  12 A  Exercícios 01  – Considere a associação em série de resistores esquematizada abaixo. Determine: a) a resistência equivalente da associação; b) a corrente elétrica do circuito; c) a corrente elétrica de cada resistor; d) a ddp em cada resistor; e) a potencia elétrica dissipada no circuito.

R 1=2

R 2=4

R 3=6

A

4.2 – Associação de resistores em paralelo "Vários resistores estão associados em paralelo quando são ligados pelos terminais de modo que fiquem submetidos à mesma ddp."

i

i1

R 1

i2

R 2

i3

R 3

U

i

R eq

B U=36V

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U Req= resistência equivalente () FÍSICA – 3º ANO

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U = U1 = U2 = U3 i = i1 + i2 + i3 1 1 1 1    R eq R1 R 2 R 3 Obs1: Para dois Resistores diferentes: R 

R1.R 2 R1  R 2

R1 n Ex2: Duas resistências R1 = 3 e R 2 = 6  estão ligadas em paralelo a uma bateria de 12 V. Calcule: a) a resistência equivalente da associação; R1  3  R .R 3 .6 18  R 1 2    2 R 2  6  R1  R 2 3  6 9 R  ?  Obs2: Para n Resistores iguais: R 

10  –  Calcule o valor da resistência R 1, sabendo que a resistência equivalente da associação vale 4 .

R 1

R 2=12

11  –  Na associação da figura, a corrente que passa por R 1  é 3A. Calcule: a) a resistência equivalente; b) a corrente que passa por R2.

b) a ddp de cada resistor;

U = U1 = U2 = 12 V c) as correntes de cada resistor; U 12  4 A i1  1  R1 3 i2 

08  – Duas resistências R1 = 2 e R 2 = 3 estão ligadas em paralelo a uma bateria de 12 V. Calcule: a) a resistência equivalente da associação; b) a ddp de cada resistor; c) as correntes de cada resistor; d) a corrente total do circuito; e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito. 09  –  Um fogão elétrico, contém duas resistências iguais de 50 . Determine a resistência equivalente da associação quando essas resistências forem associadas em paralelo.

i1

R 1= 8

U2 12   2 A R2 6

i2

d) a corrente total do circuito;

i = i1 + i2 = 4 + 2 = 6 A

R 2=12

12  –  No circuito esquematizado abaixo determine a resistência equivalente entre A e B.

e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito. P  ? P  U.i  12.6  U  12 V P  72 W i  6 A 

A 10 B

Exercícios 07  –  Analise a associação representada pela figura abaixo e determine:

13  –  Analise a associação representada pela figura abaixo e determine:

R 1=2

R 1=4

R 2=3

R 2=6

R 3=5

U = 30 V a) a resistência equivalente da associação; b) a ddp de cada resistor; c) as correntes de cada resistor; d) a corrente total do circuito; e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito.

APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

15

i=5A

R 3=10

a) a resistência equivalente da associação; b) a ddp do circuito; c) a ddp de cada resistor; d) as correntes de cada resistor; e) a potencia elétrica dissipada pelo circuito.

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a)

R 1=6 R 3=10

R 2=12  b) R 1=2 R 2=5

R 4=5

R 3=10

V. O valor máximo da corrente elétrica (em A) que pode percorrer esse ferro sem danificá-lo é, aproximadamente de: a) 10,00; b) 5,00; c) 9,45; d) 2,50; e) 1,06 x 10  – 1. 03  –  (UFRR  –  2012.2) A tabela desta questão fornece a corrente i que atravessa dois dispositivos para diversos valores de diferença de potencial V medidos entre as extremidades dos dispositivos.  Analisando os dados da tabela, assinale a alternativa CORRETA. DISPOSITIVO 1 DISPOSITIVO 2 V (volts) i (amperes) V (volts) i (amperes) 2,0 4,0 3,0 2,0 2,5 5,0 4,0 2,5 3,0 6,0 9,0 3,0 a) A lei de Ohm não pode ser verificada; b) O dispositivo 2 obedece a lei de Ohm e o dispositivo 1 não obedece a lei de Ohm; c) Os dispositivos 1 e 2 obedecem a lei de Ohm; d) Os dispositivos 1 e 2 não obedecem a lei de Ohm; e) O dispositivo 1 obedece a lei de Ohm e o dispositivo 2 não obedece a lei de ohm; 04 – (UERR – 2012.1) Um circuito de corrente contínua está formado por uma bateria de 9 V e dois resistores de 20 Ω cada, em paralelos.

 A intensidade da corrente fornecida pela bateria é de: a) 0,9 A; b) 20 A; c) 9 A; d) 0,2 A; e) 15,4 A. 05  – (UERR-2011.2) Numa rede elétrica residencial em Boa Vista se deseja colocar uma lâmpada elétrica com a menor resistência elétrica possível entre cinco opções. A alternativa CORRETA é: a) 100 W; b) 40 W; c) 60 W; d) 80 W; e) 20 W. 06  – (UFRR  – 2011) Um watt é equivalente a um joule por segundo. Uma pilha pequena (modelo AA) pode f ornecer cerca de 2,0 W ∙ h (wattshora) de energia antes que ela se esgote. Se uma lâmpada de 100 W ficasse acesa por 30 minutos, usando pilhas AA, seria necessário aproximadamente: a) utilizar 15 pilhas; b) utilizar 50 pilhas; c) utilizar 25 pilhas; d) utilizar 10 pilhas; e) utilizar 100 pilhas. 07  – (FAA-2011.1) Existem dispositivos elétricos largamente usados em circuitos eletrônicos, onde em geral eles têm a função de acumular energia e usá-la em um momento adequado, como por exemplo, para ligar o flash de uma câmara fotográfica ou mesmo em circuitos de rádios como filtros de corrente retificada. Esses dispositivos elétricos são conhecidos como: a) Resistores; b) Capacitores; c) Geradores; d) Alternadores; e) Difusores. 08  – (FAA-2010.1) Analisando a associação de resistores abaixo. correto afirmar que: a) a resistência equivalente é 10 ; b) a intensidade da corrente elétrica do circuito é 30 A. c) a intensidade da corrente elétrica de cada resistor é 10 A. d) a DDP de cada resistor é 65 V. e) a potência elétrica dissipada no circuito é 200 W. 2 3 5  A B

c) 3

3

3 d) 2 15 10 2 e) 1

2

10

4

6

2

TESTES DOS ÚLTIMOS VESTIBULARES 01  – (UERR  – 2012.2) Ao comprar um secador de cabelo, Ana viu que as especificações do fabricante do secador eram: Voltagem 127 V e potência 2 kW. A resistência elétrica do aparelho, em ohms, sendo utilizado nas condições dadas pelo fabricante é aproximadamente: a) 12; b) 34; c) 14; d) 10; e) 8. 02  – (UERR  – 2012.1) Ao comprar um ferro de passar roupas, João verificou que este possuía as seguintes características: 1200 W -127 APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

U = 200 V 09 – (UERR 2010) No circuito elétrico de uma residência as tomadas e lâmpadas são instaladas convenientemente em paralelo. Isso garante que, em cada dispositivo elétrico conectado no circuito, a: a) Voltagem seja a mesma; b) Intensidade da corrente seja a mesma; c) Resistência equivalente seja a máxima possível; d) Potência consumida seja a mesma; e) Voltagem seja diferente.

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ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS -Cor: branco; -Capacidade de Refrigeração: 12.000 btu/h; -Voltagem: 220V; -Consumo: 25,6 KW/h mês; -Potência: 1217 W; -Compressor: rotativo; -Vazão do Ar: 550/470/380 m³/h; - Garantia do fornecedor: 36 meses Com base nas informações acima, é correto afirmar que: a) se um consumidor adquirir esse produto é necessário que a instalação elétrica de sua casa seja monofásica; b) a intensidade da corrente elétrica suportada pelo condicionador de ar é em média 10 A (ampere); c) considerando que em Boa Vista/RR, 1 kWh (um quilowatt-hora) de energia elétrica custa R$ 0,36. Um consumidor pagará em um ano aproximadamente R$ 110,60 pelo consumo de energia do condicionador de ar. d) o condicionador de ar admite uma resistência elétrica de 50 Ω (ohm); e) Quanto maior a potência elétrica de um eletrodoméstico menor é o consumo de energia elétrica, independentemente do tempo de funcionamento. 11  –  (UFRR  –  2009) Na descarga de um relâmpago típico, uma corrente de 2,5 x 10 4 ampères flui durante 2 x 10 –5 segundos. Que quantidade de carga é transferida pelo relâmpago? a) 0,50 C; b) Zero; c) 0,25 C; d) 0,50 A; e) 1,00 A. 12  –  (FAA-2009.1) Em uma máquina de lavar, lê-se a inscrição 300W-110V. Isso significa que, quando a máquina de lavar estiver ligada a uma tensão elétrica de 110V (volt), a potência desenvolvida será de 300W (watt). Em Boa Vista o consumidor paga em média R$ 0,39 por kWh (quilowatt hora) de energia elétrica consumida. O custo mensal do consumo da máquina, ao ser ligada 20 horas por semanas será de: a) R$ 8,58; b) R$ 9,36; c) R$ 10,50; d) R$ 50,67; e) R$ 70,20. 13  – (FAA-2009.2) Um carregador de celular tem em sua etiqueta a seguinte informação: “Entrada: 110 V – 60 Hz  – 1,7 A”. Em relação ao carregador, pode-se afirmar que: a) a freqüência elétrica é 110 V(volt). b) a corrente elétrica é 60 Hz (hertz). c) a tensão elétrica é 1,7 A (ampére). d) a potência elétrica é 187 W (watt).

conforto oferecido pelas centrais. As grandezas físicas que contribuem para o consumo da energia elétrica pelas centrais de ar são: a) potência e capacidade elétrica; b) tensão e força elétrica; c) corrente e carga elétrica; d) potência e tensão elétrica; e) tensão e carga elétrica. 16  – (UFRR  – 2008) Em Boa Vista-RR o preço do KWh cobrado do consumidor doméstico de energia elétrica é aproximadamente R$ 0,384. Qual é o custo mensal em reais, considerando meses de trinta dias, para manter em funcionamento uma geladeira e uma televisão, sabendo que as duas estão sob uma tensão de 110 V, e que a geladeira funciona 24 horas por dia alimentada por uma corrente de 4  A e a televisão funciona 6 horas por dia alimentada por uma corrente de 1 A. a) R$ 316,8; b) R$ 190,30; c) R$ 129,25; d) R$ 38,40; e) R$ 384,00. 17  – (UFRR  – 2007) Sabe-se que um determinado material condutor elétrico em forma de fio apresenta uma resistência elétrica de 6  quando possui um comprimento de 2m. A resistência elétrica do mesmo fio com um comprimento de 8m é: a) 80 ; b) 40 ; c) 24 ; d) 30 ; e) 08 . 18  – (FAA-2006.2) Num fio de cobre passa uma corrente constante de 20 A. Sabendo -se que a carga elementar do elétron é 1,6.10 -19 C. Podemos afirmar que em 5 s passa por uma secção reta do fio um número de elétrons igual á: a) 1,25.1020; b) 3,25.1020; c) 4,25.1020; d) 5,25.1020; e) 6,25.1020. 19  – (UFRR  – 2005) Numa residência são utilizados, eventualmente, diversos aparelhos elétricos cujas potências estão indicadas no quadro abaixo: Dispositivo Potência (W) Bomba d’água 950 Geladeira 350 20 lâmpadas 60 (cada) Televisão 150 Chuveiro 3000 Ferro de passar 1100  A residência é alimentada com uma diferença de potencial de 220 V e está instalado um fusível de 25 A. O fusível se queimará se forem utilizados simultaneamente: a) bomba d’água, 20 lâmpadas de 60 W, televisão e ferro de passar; b) bomba d’água, geladeira, chuveiro e ferro de passar;

c) geladeira, 20 lâmpadas de 60 W, televisão e chuveiro; d) bomba d’água, 20 lâmpadas de 60 W, chuveiro e ferro de passar ;

e) 20 lâmpadas de 60 W, televisão, chuveiro e ferro de passar. 20  – (FAA-2004.2) Se uma lâmpada de potência 100 W permanecer ligada durante 5 horas por dia. Qual o custo do consumo de energia ao fim de 30 dias, sabendo-se que a tarifa é de R$ 0,50 por kW h? a) R$ 15,00; b) R$ 7,50; c) R$ 20,00; d) R$ 8,00; e) R$ 30,00 21  – (UFRR-2004-F2) No circuito esquematizado abaixo, o gerador, F, é ideal e tem ddp de 6 V. A resistência equivalente do circuito e a intensidade da corrente elétrica que passa pelo resistor de 3  são, respectivamente: F e) a resistência elétrica é 102 Ω (ohm). a) 3,0  e 4,0 A; 14  – (UFRR  – 2009) A corrente elétrica nos condutores metálicos é b) 1,5  e 2,0 A; 6 constituída de: c) 6,0  e 2,0 A; 1,5 a) Elétrons livres no sentido oposto ao convencional; d) 3,0  e 6,0 A; b) Cargas positivas no sentido convencional; e) 1,5  e 4,0 A. c) Cargas positivas no sentido op osto ao convencional; 2 3 d) Íons positivos e negativos fluindo na estrutura cristalizada do metal; 22  – (FAA-2004.1) Uma lâmpada de incandescência tem potência e) Elétrons livres no sentido convencional. 15  – (FAA-2008.1) Recentemente, parte da população de Boa Vista, de 100watts quando ligada a 100 volts. Qual a intensidade de passou a ir a Santa Helena comprar centrais de ar, para substituir os corrente elétrica que atravessa o filamento da lâmpada?  já ultrapassados aparelhos de ar condicionado. Os fatos alegados a) 10.000 A; b) 1 A; c) 100 A; d) 20 A; e) 200 A. para essa troca repentina são: o baixo consumo de energia e o APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

FÍSICA – 3º ANO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO  – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO  – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA 23 – (FAA-2003.2) Para um chuveiro elétrico ligado a uma tensão de 220 volts, aquecer a água a 40 0C, necessita de uma corrente elétrica de 20  Amperes. Com esses dados podemos calcular que a resistência elétrica do chuveiro e sua potência elétrica dissipada são respectivamente: a) 10  e 8800 W. b) 02  e 4400 W. c) 5,5  e 4000 W d) 11  e 4400 W. e) 120  e 400 W. 24  – (UFRR-2003-F2) No circuito elétrico abaixo, B é uma bateria ideal com f.e.m. de 12 V, S é uma chave e R representa resistores com valor de resistência de 6 .  A ddp nos terminais da chave quando a chave está aberta e depois fechada e a intensidade da corrente total quando a chave está fechada, valem, respectivamente: R a) 6 V, 6 V e 2 A; b) 0 V, 0 V e 4 A; B c) 12 V, 6 V e 2 A; R S d) 12 V, 12 V e 4 A; e) 6 V, 0 V e 2 A. 25  –  (UFRR-2003-F1) Se uma corrente de 2 A passa através de um condutor, a carga elétrica, em coulombs, que atravessa este condutor em uma hora vale: a) 0,5; b) 2; c) 100; d) 3600; e) 7200. 26  –  (UFRR-2002-F2) Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica constante e igual a 1 A, durante dois minutos. A carga elétrica, em coulombs, que passa através de uma seção transversal do fio, corresponde a: a) 1; b) 2; c) 20; d) 120; e) 200. 27  – (UFRR-2002-F2) Uma corrente elétrica de 10 A passa através da resistência de um chuveiro elétrico quando ligado a uma rede de 220 V. A potência dissipada pelo chuveiro e sua resistência são: a) 1100 W e 11 ; b) 2200 W e 22 ; c) 4400 W e 22 ; d) 2200 W e 44 ; e) 1100 W e 11 ; 28 – (UFRR-2002-F2) No circuito elétrico esquematizado abaixo, B é uma bateria de 40 V, F um fusível de 5 A e R 1 e R2 dois resistores, com R 1 = 16 . O menor valor que a resistência R2 pode ter para não ocorrer a queima do Fusível F vale :

a) 2; b) 4; c) 8; d) 12; e) 16. 29  – (UFRR-2002-F1) A resistência equivalente, em ohms, entre os terminais A e B do circuito abaixo, corresponde a: a) 22,5; b) 25; c) 30; d) 35; e) 40. 30  –  (FAA-2002.2) Ao ligarmos um chuveiro na posição quente, haverá uma dissipação de potência de 3600 W para aquecimento da água. Sabendo que a resistência interna do chuveiro, que é responsável pelo aquecimento, é de 100 ohms a intensidade da corrente elétrica que circula na resistência é de : a) 36 A. b) 06 A. c) 10 A. d) 08 A. e) 20 A. 31  – (UFRR-2000-F1) Considere três lâmpadas idênticas submetidas à mesma tensão (110 V) e de mesma potência (40 W). As lâmpadas são ligadas segundo o esquema ao lado. Com relação ao brilho das lâmpadas, pode-se afirmar que:

APOSTILA 07 – ELETRODINÂMICA

a) L1 e L2 apresentam maior brilho e L 3 o menor; b) L3 apresenta brilho mais intenso e L 1 e L2 apresentam um brilho menor; c) as três lâmpadas apresentam o mesmo brilho; d) L1 e L3 apresentam brilhos idênticos, enquanto L 2  fica menos brilhante; e) L3 fica apagada e L 1 e L2 ficam com o brilho idêntico. 32 – (UFRR-2001-F2) No circuito abaixo L 1, L2, L3 e L 4 são lâmpadas e V uma bateria. Se no circuito a lâmpada L 2 queimar, continuarão acesas as lâmpadas: a) L1, L3 e L4; b) L1 e L4; c) apenas L1; d) apenas L4; e) L3 e L4; 33  – (UFRR-2001-F2) No circuito elétrico: a resistência equivalente, em ohm, entre os pontos A e B vale: a) 2; b) 4; c) 6; d) 8; e) 10. 34  – (UFRR-2001-F2) Um resistor é percorrido por uma corrente de intensidade igual a 2 A, quando submetido a uma diferença de potencial de 24 V. A quantidade de calor, em kJ, que o resistor dissipa em um minuto vale: a) 12,32; b) 6,89; c) 2,88;  d) 1,92; e) 0,56. 35  – (UFRR-2001-F1) Um resistor de 4 ohms é ligado a uma bateria fem igual a 10 V e resistência interna 1 ohm. A corrente nesse circuito é de: a) 2,5 A; b) 2,0 A; c) 1,3 A; d) 0,5 A e) 0,4 A 36 – (UFRR-2000-F2) Considere três lâmpadas L 1 de 25 W, L 2 de 60 W e L3 de 100 W, todas operando sob a mesma tensão (110 V). Os filamentos têm o mesmo comprimento l e são feitos do mesmo material (em geral uma liga de tungstênio). Se organizarmos em ordem crescente as espessuras dos filamentos das lâmpadas, encontraremos: a) L1, L2, L3;b) L2, L1, L3; c) L2, L3, L1;d) L3, L1, L2; e) L3, L2, L1. 37 – (UFRR-2000-F2) A figura ilustra um circuito que consiste de três resistores, dois ligados em série e em seguida ligados em paralelo com o terceiro. Os dois extremos do circuito estão ligados a uma bateria de 12 V, com resistência desprezível. A potência fornecida pela bateria é igual a 48 W. O valor de R é: a) 4,0 ohm; b) 4,5 ohm; c) 8,5 ohm; d) 9,0 ohm; e) 12 ohm. 38  –  (UFRR-2000-F1) Um ferro de passar roupa traz as seguintes especificações técnicas: 115 V, 50/60 hz e 750 W. Assim pode-se afirmar que a corrente e a resistência d o ferro são, respectivamente: a) 60 A e 15 ohm; b) 15,3 A e 7,34 ohm; c) 7,34 A e 15,3 ohm; d) 6,52 A e 17,6 ohm; e) 1,91 A e 6,52 ohm 39  –  (UFRR-1999.2-F1) Uma lâmpada doméstica de 60 W está submetida a uma diferença de potencial igual a 120 volts. A corrente que atravessa o seu filamento é: a) 20  ; b) 500 A; c) 50 V; d) 0,5 V; e) 0,5 V. 40  – (UNITAU) Numa secção transversal de um fio condutor passa uma carga de 10C a cada 2,0s. A intensidade da corrente elétrica neste fio será de: a) 5,0 mA; b) 10 mA; c) 0,5mA; d) 5,0 A; e) 10 A

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