FISICA 2 - AULA 5 (GRUPO APRENDIZES DE PAPEL)

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

01. O gráfico seguinte mostra a variação da carga Q que atravessa um condutor em função do tempo t.

Com base neste gráfico, a CORRENTE ELÉTRICA que circula neste condutor vale:

a) 16 mA.     b) 8 mA.     c) 4 mA.     d) 8 A.

i = Q/Δt = 8/2 = 4 mA.

02. Na tira, Garfield, muito maldosamente, reproduz o famoso experimento de Benjamin Franklin, com a diferença de que o cientista, na época, teve o cuidado de isolar a si mesmo de seu aparelho e de manter-se protegido da chuva de modo que não fosse eletrocutado como tantos outros que tentaram reproduzir o seu experimento. Franklin descobriu que os raios são descargas elétricas produzidas geralmente entre uma nuvem e o solo ou entre partes de uma mesma nuvem que estão eletrizadas com cargas opostas. Hoje sabe-se que uma descarga elétrica na atmosfera pode gerar correntes elétricas da ordem de 10⁵ ampères e que as tempestades que ocorrem no nosso planeta originam, em média, 100 raios por segundo. Isso significa que a ordem de grandeza do número de elétrons que são transferidos, por segundo, por meio das descargas elétricas, é, aproximadamente,

Use para a carga de 1 elétron: 1,6.10⁻¹⁹ C.

a) 10²²       b) 10²⁴       c) 10²⁶       d) 10²⁸        e) 10³⁰

Da definição de intensidade média de corrente elétrica, (i_m) temos:

i_m = n.e/∆t  →  100.10⁵ = n.1,6.10^-19/1 →  n = 6,25.10²⁵ elétrons → n ~ 10²⁶.

03. Observe a ilustração do movimento de elétrons livres no interior de um fio condutor.

Para se obter um movimento como o representado na figura acima é necessário:

a) colocar o fio na vertical para que os elétrons caiam sob a ação do campo gravitacional da Terra.

b) aplicar no fio um campo magnético vertical e para cima. 

c) fazer a ligação das extremidades do fio em uma bateria que proporcione uma diferença de potencial, sendo que na extremidade esquerda deve ficar o pólo positivo.

d) fazer a ligação das extremidades do fio em uma bateria que proporcione uma diferença de potencial, sendo que na extremidade direita deve ficar o pólo positivo.

e) aplicar no fio um campo elétrico horizontal e para a esquerda.

Como o elétron tem carga negativa eles se movem no sentido contrário ao do campo elétrico. Assim a corrente elétrica vai do pólo negativo para o positivo. Veja a figura.

04. Uma lâmpada fluorescente contém em seu interior um gás que se ioniza após a aplicação de alta tensão entre seus terminais. Após a ionização, uma corrente elétrica é estabelecida e os íons negativos deslocam-se com uma taxa de 1,0.10¹⁸ íons/segundo para o pólo A. Os íons positivos se deslocam-se, com a mesma taxa, para o pólo B. Sabendo-se que a carga de cada íon positivo é de 1,6.10^-19 C, pode-se dizer que a corrente elétrica na lâmpada será:

a) 0,16 A     b) 0,32 A    c) 1,0.10¹⁸ A     d) nula 

i = n.e/∆t  =  2.1.10¹⁸.1,6.10^-19 /1 =  3,2.10^-1 = 0,32 A.

05. Uma residência usa alguns equipamentos elétricos, cuja potência de cada um e o tempo de funcionamento em um mês encontram-se especificados na tabela abaixo: 

Equeipamento	Quantidade	Tempo de funcionamento	Potência (W)
Lâmpada	04	120 h	60 (cada uma)
Ferro elétrico	01	30 h	600
Televisor	01	60 h	120

A energia elétrica total consumida, em quilowatt-hora (kWh), pelos equipamentos vale: 
a) 42,0     b) 66,0     c) 32,0     d) 54,0    e) 72,0
E_LÂMPADA = N.P.∆t/1000 = 4.60.120/1000 = 28800/1000 = 28,8 KWh.
E_FERRO = N.P.∆t/1000 = 1.600.30/1000 = 18000/1000 = 18 KWh.
E_TELEVISOR = N.P.∆t/1000 = 1.120.60/1000 = 7200/1000 = 7,2 KWh.
Logo:
E_TOTAL = 28,8 + 18 + 7,2 = 54 KWh.

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

01. O gráfico a seguir mostra como varia a tensão elétrica em um resistor mantido a uma temperatura constante em função da corrente elétrica que passa por esse resistor. Com base nas informações contidas no gráfico, é correto afirmar que

a) a corrente elétrica no resistor é diretamente proporcional à tensão elétrica.
b) a resistência elétrica do resistor aumenta quando a corrente elétrica aumenta.
c) a resistência do resistor tem o mesmo valor qualquer que seja a tensão elétrica.
d) dobrando-se a corrente elétrica através do resistor, a potência elétrica consumida quadruplica.
e) o resistor é feito de um material que obedece a Lei de Ohm.

Vemos que, a medida que a corrente elétrica aumenta a reta tangente inclina-se cada vez mais em relação ao eixo das correntes, sendo assim, a resistência elétrica aumentará.

02. Na figura abaixo está representado um circuito elétrico simples, composto por uma bateria, fios de conexão e uma lâmpada. 

Sobre o circuito mostrado, marque a única alternativa correta. 

a) A corrente elétrica não é consumida e circula, inclusive, dentro da bateria. 

b) A quantidade de elétrons na corrente antes da lâmpada é menor que depois da mesma. 

c) A corrente elétrica é formada por íons que circulam em sentidos contrários. 

d) Elétrons são criados no pólo negativo e circulam, fora da bateria, em direção ao pólo positivo, onde são consumidos.

Sabemos que uma bateria converte uma energia não elétrica em elétrica, assim haverá passagem de corrente elétrica através da bateria chegando até a lâmpada.

03. O gráfico abaixo mostra como varia a corrente elétrica i em função do 

tempo t através da secção transversal de um condutor. Calcule a carga elétrica total que circulou por esta secção. Dado: carga do elétron = 1,6.10⁻¹⁹ C.

Q = B.h/2 = 10.10^-3.120/2 = 60.10^-2 = 0,6 C.

04. Pela secção reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em ampères, é igual a:

a) 0,08    b) 0,20    c) 5,00    d) 7,20    e) 120

i = Q/Δt = 12/60 = 0,2 A. Obs.: 1 min = 60 s.

05. Estes circuitos representam uma pilha ligada a duas lâmpadas e uma chave interruptora. A alternativa que apresenta o(s) circuito(s) em que a ação da chave apaga ou acende as duas lâmpadas, simultaneamente, é:

a) I     b) II     c) III     d) I e II     e) I  e III

Na figura I as lâmpadas estão em paralelo podendo acender ou apagar simultaneamente.

06. O catálogo de vendas de uma bateria automotiva de 12 volts informa que a carga total dela é 100 ampères/hora. Dentre as alternativas abaixo, assinale a única correta.

a) A carga da bateria dura, no máximo, uma hora.

b) A carga total da bateria é igual a 100 Coulombs.

c) A corrente máxima da bateria é de 100 ampères.

d) A bateria pode fornecer, no máximo, uma potência de 1200 watts.

e) A energia máxima que a bateria carregada pode fornecer é cerca de 4,3 megajoules.

E = P.∆t = U.i.∆t = 12.100.3600 = 4 320 000 J = 4,3.10⁶ J.

07.  O gráfico abaixo mostra como varia a corrente elétrica i em função do tempo t através da secção transversal de um condutor. Calcule a carga elétrica total que circulou por esta secção. Dado: carga do elétron = 1,6.10⁻¹⁹ C.

Observe a figura sombreada.

Q = (B + b).h/2 = (8 + 12).10^-3.5/2 = 5.10.10^-3 = 5.10^-2 = 0,05 C.

08. um condutor é atravessado por uma corrente elétrica cuja intensidade varia com o tempo, conforme mostra o gráfico abaixo.

Determine o valor médio da intensidade da corrente entre os instantes 0,5 min e 2,0 min, em ampères.

h = 10^-3.10³ = 10⁰ = 1 A.

b = 0,5.60 = 30 s.

Q = 3.b.h/2 = 3.30.1/2 = 45 C. (são três triângulos)

i = Q/Δt = 45/1,5.60 = 45/90 = 0,5 A.

09. A distribuição média, por tipo de equipamento, do consumo de energia elétrica nas residências no Brasil é apresentada no gráfico abaixo.

Em associação com os dados do gráfico, considere as variáveis:
I. potência do equipamento
II. horas de funcionamento
III. número de equipamentos
O valor das frações percentuais do consumo de energia depende de:
a) I, apenas 
b) II, apenas 
c) I e II, apenas 

d) II e III, apenas 

e) I, II e III

Como E = N.P.∆t, então as três variáveis fazem parte do cálculo de um consumo energético.

10. Como medida de economia, em uma residência com 4 moradores, o consumo mensal médio de energia elétrica foi reduzido para 300 kWh. Se essa residência obedece à distribuição dada no gráfico, e se nela há um único chuveiro de 5000 W, pode-se concluir que o banho diário de cada morador passou a ter uma duração

média, em minutos, de

a) 2,5.      b) 5,0.      c) 7,5.     d) 10,0.    e) 12,0.

• De acordo com o gráfico, o chuveiro apresenta 25% do consumo de energia.

• Então, 25% de 300 kWh = 75 kWh.

• Como E = P.Δt  →  Δt  = E/P = 75000/5000 = 15 h. Obs.: 1 k = 10000.

Entende-se que o chuveiro deve ficar ligado 15 h por mês, ou seja 15/30 = 0,5 h por dia.

• Por serem 4 moradores, por dia, cada um pode usar o chuveiro 0,5.60/4 = 7,5 min.