Física II - AV 1

Física II - AV 1 (parte 2.2) – 3º período de Eng. Civil
Prof. Dr. Luciano Soares Pedroso
Data:__/__/2014 – valor: 10 pontos
Aluno (a)_______________________________________Turma ____
1. Considere que um determinado estudante, utilizando resistores disponíveis no laboratório
de sua escola, montou os circuitos apresentados abaixo:
Querendo fazer algumas medidas elétricas, usou um voltímetro (V) para medir a tensão e um
amperímetro (A) para medir a intensidade da corrente elétrica. Considerando todos os
elementos envolvidos como sendo ideais, os valores medidos pelo voltímetro (situação 1) e
pelo amperímetro (situação 2) foram, respectivamente:
1
___
2. Considere o circuito formado por três lâmpadas idênticas ligadas em paralelo à bateria,
conforme representa a figura (1).
Como a chave C foi aberta na figura (2),
considere as afirmações abaixo sobre a
figura (2), em comparação à situação
descrita na figura (1).
I. A potência fornecida pela bateria é a
mesma.
II. A diferença de potencial aplicada a cada
lâmpada acesa é a mesma.
III. As correntes elétricas que percorrem as
lâmpadas acesas são menores.
Quais estão corretas?
a) Apenas II.
b) Apenas III.
0,5
___
c) Apenas I e II.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III.
Página 1
3. Seja um resistor de resistência elétrica R representado por
.
Uma associação de quatro resistores idênticos a este e que fornece uma resistência
equivalente igual a R está corretamente representada por
a)
b)
d)
1
___
c)
e)
4. O circuito elétrico de um certo dispositivo é formado por duas pilhas ideais idênticas, de
tensão “V” cada uma, três lâmpadas incandescentes ôhmicas e idênticas L1, L2 e L3, uma
chave e fios condutores de resistências desprezíveis. Inicialmente, a chave está aberta,
conforme o desenho abaixo.
Em seguida, a chave do circuito é fechada. Considerando que as lâmpadas não se queimam,
pode-se afirmar que
a) a corrente de duas lâmpadas aumenta.
1
b) a corrente de L1 diminui e a de L3 aumenta.
___
c) a corrente de L3 diminui e a de L2 permanece a mesma.
d) a corrente de L1 diminui e a corrente de L2 aumenta.
e) a corrente de L1 permanece a mesma e a de L2 diminui.
5.
No circuito mostrado na figura, a diferença de
potencial entre os pontos B e A vale, em Volts:
1
___
Página 2
6. Em uma experiência, três lâmpadas idênticas {L1, L2, L3} foram inicialmente associadas
em série e conectadas a uma bateria E de resistência interna nula. Cada uma dessas
lâmpadas pode ser individualmente ligada à bateria E sem se queimar.
Observe o esquema desse circuito, quando as três lâmpadas encontram-se acesas:
1
___
Em seguida, os extremos não comuns de L1 e L2 foram conectados por um fio metálico,
conforme ilustrado abaixo:
A afirmativa que descreve o estado de funcionamento das
lâmpadas nessa nova condição é:
a) As três lâmpadas se apagam.
b) As três lâmpadas permanecem acesas.
c) L1 e L2 se apagam e L3 permanece acesa.
d) L3 se apaga e L1 e L2 permanecem acesas.
7. Considere o circuito a seguir.
No circuito, por onde passa uma corrente elétrica de 4 A,
três resistores estão conectados a uma fonte ideal de força
eletromotriz de 20 V.
Os valores da resistência total deste circuito e da
resistência RX são, respectivamente,
a) 0,8  e 2,6 .
b) 0,8  e 4,0 .
c) 5,0  e 5,0 .
1
___
d) 5,0  e 10,0 .
e) 10,0  e 4,0 .
8. No manual de uma máquina de lavar, o usuário vê o símbolo:
Este símbolo orienta o consumidor sobre a necessidade de a máquina ser
ligada a
a) um fio terra para evitar sobrecarga elétrica.
b) um fio neutro para evitar sobrecarga elétrica.
0,5
c) um fio terra para aproveitar as cargas elétricas do solo.
___
d) uma rede de coleta de água da chuva.
e) uma rede de coleta de esgoto doméstico.
Página 3
9.
A figura acima representa, de forma esquemática, a instalação elétrica de uma residência, com
circuitos de tomadas de uso geral e circuito específico para um chuveiro elétrico. Nessa
residência, os seguintes equipamentos permaneceram ligados durante 3 horas a tomadas de
uso geral, conforme o esquema da figura: um aquecedor elétrico (Aq) de 990 W, um ferro de
passar roupas de 980 W e duas lâmpadas, L1 e L2, de 60 W cada uma. Nesse período, além
desses equipamentos, um chuveiro elétrico de 4400 W, ligado ao circuito específico, como
indicado na figura, funcionou durante 12 minutos. Para essas condições, determine
a) a energia total, em kWh, consumida durante esse período de 3 horas;
1,5
___
b) Qual (is) aparelho (s) está (ão) ligado (s) em 220V? Como você sabe disso?
c) Qual a necessidade do fio terra nas ligações acima?
Página 4
NOTE E ADOTE
- A tensão entre fase e neutro é 110 V e, entre as fases, 220 V.
- Ignorar perdas dissipativas nos fios.
- O símbolo  representa o ponto de ligação entre dois fios.
10. Um estudante montou o circuito da figura com três lâmpadas idênticas, A, B e C, e uma
bateria de 12V. As lâmpadas têm resistência de
100.
a) Calcule a corrente elétrica que atravessa cada uma das lâmpadas.
1,5
___
b) O que acontecerá com os brilhos das lâmpadas A e B (aumenta, diminui ou permanece o
mesmo) se a lâmpada C queimar.
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Gabarito: AV 1 parte 2.2 – 3º período de civil
Resposta da questão 1:
[B]
Situação I
Como os resistores estão em série, a resistência equivalente é igual à soma das resistências.
O valor medido pelo voltímetro é a ddp no resistor de 40.
Aplicando a lei de Ohm-Pouillet:
12
ε  Re q i  12   60  40  20  i  i 
 i  0,1 A.
120
U  R i  40  0,1 
U  4 V.
Situação II
Calculando a resistência equivalente:
1
1
1
1 1 2  3
6
1






Req 60 30 20
60
60 10
 Req  10 Ω.
O valor medido pelo amperímetro é a corrente total no circuito.
Aplicando a lei de Ohm-Pouillet:
ε
12
ε  Req i  i 

 i  1,2 A.
Req 10
Resposta da questão 2:
[A]
[I] Incorreta. A potência fornecida pela bateria aumenta, pois há mais uma lâmpada "puxando"
corrente dessa bateria.
[II] Correta. As lâmpadas estão ligadas em paralelo, sendo a mesma ddp em todas.
[III] Incorreta. As correntes que percorrem as lâmpadas acesas não se alteram. Quando se liga
mais uma lâmpada, aumenta apenas a corrente total fornecida pela bateria.
Resposta da questão 3:
[D]
Para a associação abaixo:
Req 
R R 2R
 

2 2
2
Req  R.
Resposta da questão 4:
[A]
Seja R a resistência de cada lâmpada e U a ddp fornecida pela associação das duas pilhas.
Calculemos a corrente em cada lâmpada nos dois casos, usando a 1ª lei de Ohm:
CHAVE ABERTA:
A resistência equivalente é:
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Rab  R  R  2 R.
A corrente gerada é:
U
U
Iab 

.
Rab 2 R
As correntes nas lâmpadas são:
U
i1  i2  Iab 
 0,5 R; i3  0.
2R
CHAVE FECHADA:
A resistência equivalente é:
R 3 R
Rfec  R  
.
2
2
A corrente gerada é:
2U
U
U
I fec 


R fec 3 R 3 R
2
 I fec  0,67
U
.
R
As correntes nas lâmpadas são:
I
U
i1  Ifec  0,67 ; i2  i3  fec  0,33 R.
R
2
Conclusão: i1 e i3 aumentam e i2 diminui.
Resposta da questão 5:
[C]
A resistência equivalente do circuito é:
R  1  1/ /1  1  0,5  1,5
A corrente no circuito é:
V  R.i  3  1,5.i  i  2,0A
A ddp procurada é:
V  R.i  VAB  1x2  2,0V
Resposta da questão 6:
[C]
Quando o fio metálico é ligado como mostrado na segunda figura, as lâmpadas L1 e L2 entram
em curto circuito, apagando. A lâmpada L3 permanece acesa, com brilho mais intenso que
antes.
Resposta da questão 7:
[D]
Da Lei de Ohm-Pouillet:
E  Req I  20  Req  4   Req  5 .
Os dois resistores do ramo de cima estão em série, totalizando uma resistência de 10 . Os
dois ramos estão em paralelo. Usando a regra do produto pela soma:
Página 7
Req 
10  Rx
10  Rx
 5
10  Rx
10  Rx
 10  Rx  50  5  Rx
 5  Rx  50 
Rx  10 .
Resposta da questão 8:
[A]
Esse é o símbolo para fio terra. O fio terra é um dispositivo para evitar choques elétricos
quando se toca no aparelho.
Resposta da questão 9:
a) A energia total consumida é o somatório das energias consumidas pelos aparelhos. Da
expressão da potência:
E
12
P
 E  P Δt  990  980  2  60   W  3h  4.400W 
h  E  7.150 Wh 
Δt
60
E  7,15 kWh.
b) A figura a seguir mostra um esquema simplificado desse circuito, representando as tomadas
como fontes de corrente contínua e todos os dispositivos como resistores.
Da expressão da potência elétrica:
P
PU i  i
U
Apliquemos essa expressão em cada dispositivo e a lei dos nós em A, B e C no circuito
primário.
4.400 990

 20  9  i1  29A.
220 110
4.400
60 980
12 98
110
2

 20 

 20 
 i2  30A.
Nó C: i2  iC  2iL  iF 
220
110 110
11 11
11
Nó A: i1  iC  iA 
c) Nó B: iN  i1  i2  iN  29  30  iN  1 A.
Resposta da questão 10:
a) Dados: U = 12 V; R = 100 .
A resistência equivalente do circuito é:
100
Req  100 
 Req  150 Ω.
2
Aplicando a lei de Ohm-Pouillet:
12
URI  I
 I  0,08 A.
150
Assim:
eq
Página 8
iA  I  0,08 A;


I
iB  iC   0,04 A.

2
b) Calculemos as potências dissipadas para o caso do item anterior:
P  100  0,08 2  0,64 W;
 A
2
PR i  
2

PB  PC  100  0,04   0,16 W.
Se a lâmpada C queimar, as lâmpadas A e B ficam em série, submetidas à tensão U’ = 6 V
cada uma.
As novas potências dissipadas serão:
2
U'
62
 0,36 W.
R
100
Comparando os valores obtidos, concluímos que o brilho da lâmpada A diminui e o brilho da
lâmpada B aumenta.
P
 PA'  PB' 
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