ACESSO FÍSICA LISTA 1 (LEIS DE OHM E CORRENTE ELÉTRICA)

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1 ACESSO FÍSICA LISTA 1 (LEIS DE OHM E CORRENTE ELÉTRICA) 1. (Fuvest) O plutônio ( Pu) é usado para a produção direta de energia elétrica em veículos espaciais. Isso é realizado em um gerador que possui duas placas metálicas, paralelas, isoladas e separadas por uma pequena distância D. Sobre uma das placas deposita-se uma fina camada de Pu, que produz 5 10 desintegrações por segundo. O Pu se desintegra, liberando partículas alfa, 1/4 das quais alcança a outra placa, onde são absorvidas. Nesse processo, as partículas alfa transportam uma carga positiva Q e deixam uma carga - Q na placa de onde saíram, gerando uma corrente elétrica entre as placas, usada para alimentar um dispositivo eletrônico, que se comporta como uma resistência elétrica R = 3,0 10ª ². Estime a) a corrente I, em amperes, que se estabelece entre as placas. b) a diferença de potencial V, em volts, que se estabelece entre as placas. c) a potência elétrica PE, em watts, fornecida ao dispositivo eletrônico nessas condições. NOTE E ADOTE O Pu é um elemento radioativo, que decai naturalmente, emitindo uma partícula alfa (núcleo de He). Carga Q da partícula alfa = 2 1,6 10 ª C 2. (Unicamp) Um aluno necessita de um resistor que, ligado a uma tomada de 220 V, gere 2200 W de potência térmica. Ele constrói o resistor usando fio de constante N. 30 com área de seção transversal de 5,0.10 mm e condutividade elétrica de 2,0.10 (²m). a) Que corrente elétrica passará pelo resistor? b) Qual será a sua resistência elétrica? c) Quantos metros de fio deverão ser utilizados? 3. (Unicamp) Uma cidade consome 1,0.10 W de potência e é alimentada por uma linha de transmissão de 1000km de extensão, cuja voltagem, na entrada da cidade, é volts. Esta linha é constituída de cabos de alumínio cuja área da seção reta total vale A=5,26.10 m. A resistividade do alumínio é =2,63.10 ²m. a) Qual a resistência dessa linha de transmissão? b) Qual a corrente total que passa pela linha de transmissão? c) Que potência é dissipada na linha? 4. (Unicamp) Uma lâmpada incandescente (100W, 120V) tem um filamento de tungstênio de comprimento igual a 31,4cm e diâmetro 4,0 10 mm. A resistividade do tungstênio à temperatura ambiente é de 5,6 10 ohm m. a) Qual a resistência do filamento quando ele está à temperatura ambiente? b) Qual a resistência do filamento com a lâmpada acesa?

2 5. (Ufpr) Na(s) questão(ões) a seguir, escreva no espaço apropriado a soma dos itens corretos. Dadas as seguintes situações envolvendo fenômenos elétricos, selecione as corretas: (01) A corrente que passa por duas lâmpadas incandescentes diferentes ligadas em série é maior que a corrente que passaria em cada uma delas se fossem ligadas individualmente à mesma fonte de tensão. (02) Se a resistência de um fio de cobre de comprimento L e área de seção reta S é igual a 16 ², então a resistência de um outro fio de cobre de igual comprimento e de área de seção 2S será 32 ². (04) Com base no modelo atômico de Bohr para o átomo de hidrogênio, podemos relacionar o movimento orbital dos elétrons a uma corrente elétrica, cuja intensidade média é inversamente proporcional ao tempo necessário para uma rotação. (08) Se um chuveiro elétrico com resistência de 10 ² for ligado durante 1 hora em uma rede elétrica de 120 V de tensão, e se o preço do quilowatt-hora for de R$ 0,10, então o custo correspondente a essa ligação será de R$ 0,50. (16) Em cada nó (ou nodo) de um circuito elétrico, a soma das correntes que entram é igual à soma das correntes que saem do mesmo. 6. (Fuvest) A figura a seguir representa uma bateria elétrica F, uma lâmpada L e um elemento C, cuja resistência depende da intensidade luminosa que nele incide. Quando incide luz no elemento C, a lâmpada L acende. Quando L acende: a) a resistência elétrica de L mantém-se igual à de C. b) a resistência elétrica de L diminui. c) a resistência elétrica de C cresce. d) a resistência elétrica de C diminui. e) ambas as resistências de L e C diminuem. 7. (Uel) Sabe-se que a carga do elétron tem módulo 1,6.10 ªC. A ordem de grandeza do número de elétrons que passam por segundo pela secção transversal constante de um condutor que transporta corrente de 0,15A é a) 10 b) 10 ª c) 10 d) 10 e) 10

3 8. (Uel) Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ela provoca alguns efeitos muito importantes. Considere os seguintes efeitos da corrente elétrica: I. Efeito Joule ou térmico: um condutor percorrido por corrente elétrica sofre um aquecimento. II. Efeito químico: uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é percorrida por corrente elétrica. III. Efeito luminoso: a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito, sob baixa pressão. IV. Efeito fisiológico: a corrente elétrica ao atravessar organismos vivos produz contrações musculares. V. Efeito magnético: um condutor percorrido por corrente elétrica cria, na região próxima a ele, um campo magnético. Na nossa residência, os efeitos que sempre acompanham a corrente elétrica são a) I e II b) II e III c) III e IV d) IV e V e) V e I 9. (Ufrs) Somando-se as cargas dos elétrons livres contidos em 1cm de um condutor metálico, encontra-se aproximadamente -1,1 10 C. Esse metal foi utilizado na construção de um fio e nele se fez passar uma corrente elétrica com intensidade de 1A. Quanto tempo, aproximadamente, deve-se esperar para que passe pela secção reta transversal do fio a quantidade de carga igual a 1,1 10 C? a) h b) 3 min c) 3 h d) 11 min e) 0,11 h 10. (Ufu) Considere as seguintes afirmações feitas por um estudante: I - Se o raio de um fio condutor for dobrado, sua resistência é reduzida a um quarto. II - Se um objeto atrai outro, então devemos concluir que os dois estão carregados com cargas opostas. III - O período de uma partícula que se move em uma trajetória circular em um campo magnético é maior se ela se deslocar com menor velocidade. IV - Elétrons tendem a se deslocar para regiões de maior potencial elétrico. São CORRETAS a) III e IV b) I, II, III e IV c) II e III d) I, II e III e) I e IV

4 11. (Unifesp) Num livro de eletricidade você encontra três informações: a primeira afirma que isolantes são corpos que não permitem a passagem da corrente elétrica; a segunda afirma que o ar é isolante e a terceira afirma que, em média, um raio se constitui de uma descarga elétrica correspondente a uma corrente de amperes que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de 20 coulombs. Pode-se concluir que essas três informações são a) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002. b) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 2,0 s. c) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002 s. d) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 2,0 s. e) conflitantes, e que não é possível avaliar o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica. 12. (Unioeste) Com relação a corrente elétrica contínua e a circuitos elétricos de corrente continua, é correto afirmar que: 01. A corrente elétrica que atravessa diferentes seções de um mesmo condutor varia de acordo com a área de cada seção reta do condutor. 02. A polaridade da força eletromotriz de uma bateria depende do sentido da corrente elétrica que a atravessa. 04. As leis das malhas e dos nós, comumente empregadas na resolução de problemas de circuitos elétricos, não podem ser utilizadas quando o circuito conta com um capacitor. 08. A corrente elétrica é uma grandeza vetorial, pois normalmente vem acompanhada por uma pequena seta. 16. O sentido convencional da corrente elétrica não leva em consideração o sinal real da carga elétrica dos portadores de carga. 32. A relação V=R.i. não se aplica a resistores que não sigam a lei de Ohm. 64. Força eletromotriz e diferença de potencial são termos que se referem a um só conceito físico. 13. (Cesgranrio) A relação entre a tensão (V) e a corrente elétrica (l) num condutor, que obedece a lei de Ohm, pode ser expressa por: a) V = cte. I b) V = cte. I c) V = cte. ËI d) V = cte. / I e) V = cte. / I

5 14. (Fuvest) O gráfico adiante representa o comportamento da resistência de um fio condutor em função da temperatura em K. O fato de o valor da resistência ficar desprezível abaixo de uma certa temperatura caracteriza o fenômeno da supercondutividade. Pretende-se usar o fio na construção de uma linha de transmissão de energia elétrica em corrente contínua. À temperatura ambiente de 300K a linha seria percorrida por uma corrente de 1000A, com uma certa perda de energia na linha. Qual seria o valor da corrente na linha, com a mesma perda de energia, se a temperatura do fio fosse baixada para 100K? a) 500A b) 1000A c) 2000A d) 3000A e) 4000A 15. (Pucpr) Observe o gráfico: O comportamento de R e R não se altera para valores de ddp até 100 V. Ao analisar este gráfico, um aluno concluiu que, para valores abaixo de 100 V: I. A resistência de cada um dos condutores é constante, isto é, eles são ôhmicos. II. O condutor R tem resistência elétrica maior que o condutor R. III. Ao ser aplicada uma ddp de 80 V aos extremos de R, nele passará uma corrente de 0,8 A. Quais as conclusões corretas? a) Apenas I e III. b) Apenas II. c) Apenas II e III. d) Apenas I. e) Todas.

6 16. (Unesp) Num circuito elétrico, dois resistores, cujas resistências são R e R, com R >R, estão ligados em série. Chamando de i e i as correntes que os atravessam e de V e V as tensões a que estão submetidos, respectivamente, pode-se afirmar que: a) i =i e V =V. b) i =i e V >V. c) i >i e V =V. d) i >i e V <V. e) i <i e V >V. 17. (Ita) Para iluminar o interior de um armário, liga-se uma pilha seca de 1,5 V a uma lâmpada de 3,0 W e 1,0 V. A pilha ficará a uma distância de 2,0 m da lâmpada e será ligada a um fio de 1,5 mm de diâmetro e resistividade de 1,7x10 ².m. A corrente medida produzida pela pilha em curto circuito foi de 20 A. Assinale a potência real dissipada pela lâmpada, nessa montagem. a) 3,7 W b) 4,0 W c) 5,4 W d) 6,7 W e) 7,2 W 18. (Pucrs) A resistência elétrica de um pedaço de fio metálico é 4,0². Se considerarmos outro pedaço, constituído pelo mesmo metal e na mesma temperatura do pedaço inicial, porém com o dobro do comprimento e o dobro do diâmetro, sua resistência será a) 1,0². b) 2,0². c) 4,0². d) 6,0². e) 8,0². 19. (Ufpr) Dois fios condutores retos A e B, de mesmo material, têm o mesmo comprimento, mas a resistência elétrica de A é a metade da resistência de B. Sobre tais fios, é correto afirmar: (01) A área da secção transversal de A é quatro vezes menor que a área da secção transversal de B. (02) Quando percorridos por corrente elétrica de igual intensidade, a potência dissipada por B é maior que a dissipada por A. (04) Quando submetidos à mesma tensão elétrica, a potência dissipada por A é maior que a dissipada por B. (08) Quando ligados em série, a tensão elétrica em B é maior que a tensão elétrica em A. (16) Quando ligados em paralelo, a corrente elétrica que passa por A é igual à corrente elétrica que passa por B.

7 20. (Ufsm) Considere as seguintes afirmativas: I - Um dispositivo condutor obedece à lei de Ohm, quando sua resistência é independente do valor e da polaridade da diferença de potencial (ddp) aplicada. II - A relação entre a diferença de potencial (ddp) aplicada em um fio condutor e a corrente que nele circula define a lei de Ohm. III -A lei de Ohm diz que a resistência de um fio condutor é diretamente proporcional às suas dimensões. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 21. O chuveiro elétrico é amplamente utilizado em todo o país e é o responsável por grande parte do consumo elétrico residencial. A figura a seguir representa um chuveiro metálico em funcionamento e seu circuito elétrico equivalente. A tensão fornecida ao chuveiro vale V = 200 V e sua resistência é R = 10 ². a) Suponha um chuveiro em funcionamento, pelo qual fluem 3,0 litros de água por minuto, e considere que toda a energia dissipada na resistência do chuveiro seja transferida para a água. O calor absorvido pela água, nesse caso, é dado por Q = mcðš, onde c = 4 10 J/kg C é o calor específico da água, m é a sua massa e К é a variação de sua temperatura. Sendo a densidade da água igual a 1000 kg/m, calcule a temperatura de saída da água quando a temperatura de entrada for igual a 20 C. b) Considere agora que o chuveiro esteja defeituoso e que o ponto B do circuito entre em contato com a carcaça metálica. Qual a corrente total no ramo AB do circuito se uma pessoa tocar o chuveiro como mostra a figura? A resistência do corpo humano, nessa situação, vale R = 1000 ².

8 GABARITO 1. a) I = 4 10 A. b) V = 1,2 10 V. c) PE = 4,8 W. 2. a) 10,0 A b) 22,0 Ohms c) 2,20 m 3. a) 5,0 ² b) 1,0. 10 A c) 5,0. 10 W 4. a) 14 ² b) 144 ² = [D] 7. [C] 8. [E] 9. [C] 10. [E] 11. [C] 12. F F F F V F F 13. [A] 14. [C] 15. [A] 16. [B] 17. [A] A resistência da lâmpada é obtida a partir de P=U /R ==> R = 0,333². A resistência do fio é obtida pela 2.a lei de Ohm, considerando que serão necessários 4 metros de fio. R=.L/A=1,7.10.4/[.(1,5.10 ) /4] R=0,038²

9 A resistência da pilha seca é obtida pela 1.a lei de Ohm, aplicada no curto circuito da pilha. U = R.i ==> 1,5=R.20==> R =0,075² A corrente que circula na montagem é dada pela Lei de Poillet, que é uma generalização da lei de Ohm. i = 1,5/(0,333+0,038+0,175) = 3,363 A Para a lâmpada P = R.i =0,333.(3,363) P = 3,7W. 18. [B] = [D] 21. a) 40 C. b) 20,2 A.