corrente elétrica - física i - professor vilson

CENTRO EDUCACIONAL SESC CIDADANIA
Professor: Vilson Mendes
Lista de exercícios de Física I
Lista 5 – Corrente elétrica, potência, resistores e leis de Ohm
∞ENSINO MÉDIO ∞
Data
Aluno (a):
1. A seção transversal de um condutor é atravessada
por 1,5 · 1022 elétrons, durante 1,25 min.
Considerando que a carga elementar vale 1,6 · 10–
19 C, qual é a intensidade média da corrente elétrica,
medida em ampère, que circula pelo condutor?
2. Um fio condutor é percorrido por uma corrente
elétrica cuja intensidade varia com o tempo de acordo
com o diagrama a seguir.
Dado que a carga elementar vale 1,6 · 10–19 C e que 1
mA = 1 · 10–3 A, determine:
a) o número de elétrons que atravessam uma seção
transversal do condutor nos 10 s representados no
diagrama;
b) a intensidade média de corrente elétrica que circula
pelo condutor naquele intervalo de tempo.
3. A figura abaixo representa um trecho de um circuito
elétrico. Determine o sentido e a intensidade da
corrente elétrica nos ramos BE, EC e EF.
4. Um chuveiro elétrico instalado em uma rede de 220
V, quando em funcionamento, é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade 20 A. Determine a
energia elétrica consumida, em quilowatt-hora,
durante um banho com duração de 15 min.
5. Em uma residência, uma lâmpada incandescente
de 100 W, instalada em uma varanda, é mantida
acesa todos os dias, das 19 h 00 min às 6 h 00 min do
dia seguinte. Supondo que o quilowatt-hora custe R$
0,40, determine o custo mensal (30 dias) do
funcionamento dessa lâmpada.
6. Um chuveiro elétrico, ligado em 220 V, é percorrido
por uma corrente elétrica de 10 A durante 10 min.
Uma lâmpada de 40 W deve ficar ligada por quantas
horas nessa rede para consumir a mesma quantidade
de energia elétrica que foi consumida pelo chuveiro?
NOTA:
SÉRIE/TURMA
3ª
7. Um condutor, quando submetido à tensão de 110 V,
é percorrido por corrente elétrica de intensidade 5,5 A.
Qual é o valor de sua resistência elétrica?
8. Determine a resistência elétrica de uma lâmpada
cujos valores nominais são 60 W e 120 V.
9. Considere um condutor metálico com resistência
elétrica de 10 Ω e submetido à tensão de 220 V.
Determine:
a) a intensidade de corrente elétrica que o atravessa;
b) a potência por ele dissipada
10. Em um experimento, um resistor, quando
submetido à ddp de 1,5 V, é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade 30 mA. Em um novo
experimento, o mesmo resistor é submetido à ddp de
9 V e passa a ser percorrido por uma corrente elétrica
de intensidade 90 mA. O resistor é ôhmico? Justifique.
11. Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente
elétrica de intensidade 40 mA quando submetido à
ddp de 12 V. Qual será a intensidade de corrente
elétrica que o percorrerá se a ddp a que estiver
submetido for alterada para 9 V?
12. Um condutor tem resistência R e é percorrido por
uma corrente contínua de intensidade i. Nessas
condições, a potência dissipada pelo efeito Joule é P.
Determine a nova potência dissipada se a corrente
tiver sua intensidade triplicada, sem que haja variação
da resistência.
13. Um resistor ôhmico de resistência elétrica R,
submetido à ddp U, é percorrido por uma corrente
elétrica de intensidade i e dissipa uma potência
elétrica P. Determine qual será a intensidade de
corrente elétrica i' e a potência dissipada P' se a
resistência for duplicada e a ddp for triplicada.
14. Um arame de niquelina, uma liga metálica com
resistividade 0,40 Ω · mm2 /m2, com 100 m de
comprimento e área de seção transversal 0,5 mm 2, é
submetido a uma tensão de 120 V. Determine:
a) a resistência elétrica do condutor;
b) a intensidade de corrente elétrica que circula nesse
arame;
c) a potência dissipada nesse condutor.
15. Um fio metálico com comprimento de 20 m e
seção transversal com área de 4 mm 2 é feito de um
material cuja resistividade vale 2 · 10–4 Ω · cm.
Determine a ddp a que este condutor estará sujeito
quando percorrido por uma corrente elétrica de
intensidade 5 A.
Revisando o conteúdo
1.(Puccamp-SP) Durante uma tempestade, uma
descarga elétrica transporta uma carga elétrica de 10
C, correspondendo a uma corrente elétrica de 100.000
A. A ordem de grandeza da duração de uma descarga
elétrica é, em segundo:
a) 10–2
b) 10–3
c) 10–4
d) 10–5
e) 10–6
2. (Uece) Uma corrente elétrica de 3,0 A percorre um
fio de cobre. Sabendo-se que a carga de um elétron é
igual a 1,6 · 10–19 C, o número de elétrons que
atravessa, por minuto, a seção reta deste fio é,
aproximadamente:
a) 1,1 · 1021
b) 3,0 · 106
c) 2,0 · 1010
d) 1,8 · 1011
3. (UEL-PR) A capacidade de carga das pilhas e
baterias é dada na unidade A · h (ampère-hora). Se
uma bateria de automóvel possui aproximadamente
44,4 A · h de capacidade de carga, qual a capacidade
de carga (q) em coulomb (C) e o número de elétrons
(n) que ela pode fornecer?
Considere e = 1, 6 · 10–19 C.
a) q = 16 · 105 C, n = 10 · 1014 elétrons
b) q = 160 · 105 C, n = 10 · 1024 elétrons
c) q = 1, 6 · 105 C, n = 1 · 1024 elétrons
d) q = 1, 6 · 104 C, n = 1 · 1014 elétrons
e) q = 16 · 104 C, n = 1 · 1019 elétrons
4. (UFPB) Um estudante de Física pretende medir a
corrente elétrica em três fios condutores iguais que se
encontram em locais distintos de um laboratório. Para
isso, ele decide medir a corrente medindo as
quantidades de elétrons que atravessam a seção
transversal de cada fio condutor. No primeiro fio, ele
constatou que passaram 50 · 1020 elétrons durante 40
s, no segundo fio, 30 · 1020 elétrons durante 1 min e,
no terceiro fio, 225 · 1020 elétrons durante 1 h. Com
base nessas medições e adotando para o módulo da
carga do elétron o valor 1,6 · 10–19 C, identifique as
afirmativas corretas.
I. A corrente elétrica do primeiro condutor é de 20 A.
II. A corrente do terceiro condutor é menor que a
corrente do primeiro condutor.
III. A corrente do segundo condutor é menor que a
corrente do terceiro condutor.
IV. A corrente do terceiro condutor é de 12 A.
V. A corrente no segundo condutor é de 8 A.
5. (UPE) Uma corrente de 0,3 A que atravessa o peito
pode produzir fibrilação (contrações excessivamente
rápidas das fibrilas musculares) no coração de um ser
humano, perturbando o ritmo dos batimentos
cardíacos com efeitos possivelmente fatais.
Considerando que a corrente dure 2,0 min, o número
de elétrons que atravessam o peito do ser humano
vale:
a) 5,35 · 102
b) 1,62 · 10–19
c) 4,12 · 1018
d) 2,45 · 1018
e) 2,25 · 1020
(Dado: carga do elétron = 1,6 · 10–19 C)
6. (UFSCar-SP) O capacitor é um elemento de circuito
muito utilizado em aparelhos eletrônicos de regimes
alternados ou contínuos. Quando seus dois terminais
são ligados a uma fonte, ele é capaz de armazenar
cargas elétricas. Ligando-o a um elemento passivo
como um resistor, por exemplo, ele se descarrega. O
gráfico representa uma aproximação linear da
descarga de um capacitor.
Sabendo que a carga elétrica fundamental tem valor
1,6 · 10–19 C, o número de portadores de carga que
fluíram durante essa descarga está mais próximo de:
a) 1017
b) 1014
c) 1011
d) 108
e) 105
7. (Ufpe) O gráfico mostra a variação da corrente
elétrica i, em ampère, num fio em função do tempo t,
em segundo. Qual a carga elétrica, em coulomb, que
passa por uma seção transversal do condutor nos
primeiros 4,0 s?
8. (Ufes) Uma pilha recarregável de NiMH tem
capacidade de carga de 2.000 mAh. Ela é carregada e
usada para funcionamento de um dispositivo de 6 W
de potência que funciona com uma ddp 12 V.
É correto afirmar que a pilha funcionará
adequadamente por um período de:
a) 1 h
b) 2 h
c) 3 h
d) 4 h
e) 5 h
9. (PUC-SP) Preocupado com o consumo de energia
elétrica e preparando-se para a Copa do Mundo de
2010, um aposentado decide trocar seu aparelho de
TV LCD de 40 polegadas, cujo consumo é de 190 W,
por outro mais moderno, com tecnologia LED, de
mesma marca e também de 40 polegadas, mas cujo
consumo informado pelo fabricante é de 145 W.
Considerando que faltam aproximadamente 5 meses
para o início da Copa do Mundo e que o aposentado
assiste a 10 h de TV diariamente, qual terá sido, em
kWh, a economia de energia até o jogo de abertura da
Copa? Considere cada mês com 30 dias.
a) 162
b) 67,5
c) 67.500
d) 162.000
e) 217.5
10. (PUC-PR) Considerando a tarifa aproximada de
R$ 0,40 por kWh cobrada pela Copel em Curitiba,
calcule o custo mensal (30 dias) dos banhos de uma
família de quatro pessoas. Cada pessoa toma um
banho de 20 minutos todos os dias. No chuveiro, que
está instalado corretamente, há uma etiqueta com a
indicação 5.000 W-127 V. (Dado: 1 kWh = 3,6 · 106 J)
a) R$ 80,00
b) R$ 60,00
c) R$ 50,00
d) R$ 40,00
e) R$ 30,00
11. (UEL-PR) Alguns carros modernos usam motores
de alta compressão, que exigem uma potência de
partida muito grande, que só um motor elétrico pode
desenvolver. Em geral, uma bateria de 12 V é usada
para acionar o motor de arranque. Supondo que esse
motor consuma uma corrente de 400 A, a potência
necessária para ligar o motor é:
a) 4,0 · 102 W
b) 4,0 · 103 W
c) 4,8 · 103 W
d) 5,76 · 104 W
e) 1,92 · 105 W
12. (PUC-SP) Na figura a seguir temos uma lâmpada
e um chuveiro com suas respectivas especificações.
Fabio Yoshihito Matsuura/CID, Fernando
Favoretto/Criar Imagem
Para que a lâmpada consuma a mesma energia que o
chuveiro consome num banho de 20 min, ela deverá
ficar acesa ininterruptamente, por aproximadamente:
a) 53 h
b) 113 h
c) 107 h
d) 38 h
e) 34 h
13. (UFJF-MG) Um estudante de Física observou que
o ferro de passar roupa que ele havia comprado num
camelô tinha somente a tensão nominal V = 220 V,
impressa em seu cabo. Para saber se o ferro de
passar roupa atendia suas necessidades, o estudante
precisava conhecer o valor da sua potência elétrica
nominal. De posse de uma fonte de tensão e um
medidor de potência elétrica, disponível no laboratório
de Física da sua universidade, o estudante mediu as
potências elétricas produzidas quando diferentes
tensões são aplicadas no ferro de passar roupa. O
resultado da experiência do estudante é mostrado no
gráfico a seguir, por meio de uma curva que melhor se
ajusta aos dados experimentais.
a) A partir do gráfico, determine a potência elétrica
nominal do ferro de passar roupa quando ligado à
tensão nominal.
b) Calcule a corrente elétrica no ferro de passar roupa
para os valores nominais de potência elétrica e
tensão.
c) Calcule a resistência elétrica do ferro de passar
roupa quando ligado à tensão nominal.
14. (UFRGS) Um secador de cabelo é constituído,
basicamente, por um resistor e um soprador (motor
elétrico). O resistor tem resistência elétrica de 10 Ω. O
aparelho opera na voltagem de 110 V e o soprador
tem consumo de energia desprezível. Supondo-se que
o secador seja ligado por 15 min diariamente, e que o
valor da tarifa de energia elétrica seja de R$ 0,40 por
kWh, o valor total do consumo mensal, em reais, será
de aproximadamente:
a) 0,36
b) 3,30
c) 3,60
d) 33,00
e) 360,00
15. (UEL-PR) Um condutor é caracterizado por
permitir a passagem de corrente elétrica ao ser
submetido a uma diferença de potencial. Se a corrente
elétrica que percorre o condutor for diretamente
proporcional à tensão aplicada, este é um condutor
ôhmico. Assinale a alternativa que apresenta,
respectivamente, as correntes elétricas que
atravessam um condutor ôhmico quando submetido
a tensões não simultâneas de 10, 20, 30, 40 e 50
volts.
a) 0,5 A; 1,0 A; 2,0 A; 4,0 A; 8,0 A
b) 0,5 A; 2,5 A; 6,5 A; 10,5 A; 12,5 A
c) 1,5 A; 3,0 A; 6,0 A; 12,0 A; 18,0 A
d) 0,5 A; 1,5 A; 3,5 A; 4,5 A; 5,5 A
e) 0,5 A; 1,0 A; 1,5 A; 2,0 A; 2,5 A
16. (Fuvest-SP) O filamento de uma lâmpada
incandescente, submetido a uma tensão U, é
percorrido por uma corrente de intensidade i. O gráfico
mostra a relação entre i e U.
As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada.
I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer
valor da tensão aplicada.
II. A resistência do filamento diminui com o aumento
da corrente.
II. A potência dissipada no filamento aumenta com o
aumento da tensão aplicada.
Dentre essas afirmações, somente.
a) I está correta.
b) II está correta.
c) III está correta.
d) I e III estão corretas.
e) II e III estão corretas.
17. (Mackenzie-SP) Certo resistor, quando submetido
a uma ddp de 24 V, dissipa a potência de 20 W. A
potência que esse resistor dissipará, quando for
submetido a uma ddp de 12 V, será:
a) 10 W
b) 8 W
c) 7 W
d) 6 W
e) 5 W
18. (UFSC) Um técnico eletricista, para obter as
características de um determinado resistor, submete o
mesmo a vários valores de diferença de potencial,
obtendo as intensidades de corrente elétrica
correspondentes. Com os valores obtidos, o técnico
constrói o gráfico V × i mostrado a seguir, concluindo
que o gráfico caracteriza a maioria dos resistores
reais.
Analise o gráfico e assinale a(s) proposição(ões)
correta(s).
01. A resistência desse resistor tende a aumentar com
o seu aquecimento, devido ao aumento da corrente.
02. No trecho de 0 a 600 mA, o resistor é considerado
ôhmico, pois o valor da resistência é constante.
04. No trecho de 600 mA até 800 mA, a relação R
𝑉
= não pode ser aplicada, pois o resistor não é mais
𝑖
ôhmico.
08. Quando passa pelo resistor uma corrente de 800
mA, a resistência elétrica do mesmo é 5 Ω.
16. Se o técnico desejar construir um resistor de
resistência igual a 5 Ω, utilizando um fio de níquelcromo (ρ = 1,5 · 10–6 Ω · m) com área da seção reta
de 1,5 mm2, o comprimento deste fio deverá ter 5 m.
32. Quando a intensidade da corrente aumenta de 200
mA para 400 mA, a potência dissipada por efeito Joule
no referido resistor duplica. Dê como resposta a soma
dos números que precedem as proposições corretas.
19. (Uerj) Em residências conectadas à rede elétrica
de tensão eficaz igual a 120 V, uma lâmpada
comumente utilizada é a de filamento incandescente
de 60 W. A resistência do filamento, em ohm, em uma
lâmpada desse tipo quando acesa, é da ordem de:
a) 30
b) 60
c) 120
d) 240
20. (FGV-RJ) Um fio de cobre tem um raio igual a r,
uma resistência R e comprimento L. Se o raio do fio
for duplicado e o comprimento reduzido à metade, o
novo valor da resistência será:
a) 4R
b) R/4
c) R
d) R/8
e) 8R
Gabarito:
1. 32 A
2. a) 2.1017 elétrons
b) 3,2 mA
3. BE; i = 7A; EC; i = 3A; EF; i = 4A.
4. 1,1 kWh
5. R$ 13,20
6. 550 min ou 9h10min
7. 20 Ω
8. 240 Ω
9. a) 22A
b) 4840 W
10. O resistor não é ôhmico, pois sua resistência
elétrica variou.
11. 30 mA
12. 9P
13. i’ = 1,5i e P’ = 4,5P
14. a) 80 Ω
b) 1,5 A
c) 180 W
15. 50 V
Revisando o conteúdo
1. c
2. a
3. c
4. I, II e V.
5. e
6. a
7. 10 C
8. d
9. b
10. a
11. c
12. d
13. a) 1100 W
b) 5 A
c) 44 Ω
14. c
15. e
16. c
17. e
18. 19
19. d
20. d