Professora Florence

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TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Ao construir a primeira bateria, no fim de 1799, quando não era conhecida a existência
de átomos, íons ou elétrons, Alexandre Volta tentava replicar os órgãos que produzem energia
no peixe-elétrico ou na raia-elétrica, segundo observa Giuliano Pancaldi, historiador de ciência
da Universidade de Bolonha, na Itália.
A tendência de a carga elétrica migrar entre diferentes substâncias era conhecida por
Volta, entretanto, não sabia ele que em sua bateria, as cargas positivas se moviam no sentido
oposto ao do “fluido elétrico” do lado externo. Somente um século depois dessa descoberta, os
especialistas chegaram a um consenso sobre o funcionamento de baterias, que hoje têm a
mesma estrutura básica de 1799.
Durante o funcionamento de uma bateria, os átomos do ânodo liberam elétrons que
alcançam um cátodo ávido por essas partículas. Os átomos do ânodo, despojados de elétrons
tornam-se íons positivos e são atraídos na direção dos elétrons que se acumulam no cátodo.
Para recarregar uma bateria, o procedimento é inverso.
(CASTELVECCHI, 2009, p. 59).
1. (Ufba 2011) A partir da análise dessas informações e com base em conhecimentos das
Ciências
Naturais, é correto afirmar:
01) O “fluido elétrico” da bateria de Volta é constituído por partículas que têm a mesma carga
das
partículas que formam os raios catódicos em lâmpadas fluorescentes.
02) Seres vivos que geram descargas elétricas, como certas espécies de peixes, obtêm
energia
metabólica, realizando um processo que é exclusivo da Classe Pisces.
04) A descoberta dos elétrons, no início do século XX, ocorreu durante a famosa experiência
da lâmina
de ouro, realizada por Ernest Rutherford.
08) A produção de energia elétrica por peixes evidencia o aproveitamento total da energia
incorporada
a partir dos alimentos.
16) Uma bateria com força eletromotriz de 12,0V e resistência elétrica interna igual a 0,5Ω,
pode
fornecer uma corrente elétrica com intensidade de, no máximo, 24,0A quando seus terminais
estão
unidos através de um fio de resistência desprezível.
32) Uma bateria de telefone celular, com carga de 1,1Ah e tempo de duração de 150,0min,
fornece
corrente elétrica de intensidade média igual a 440,0mA.
Resposta:
(01 + 16 + 32) = 49.
01) Resposta de Física. Correta. O “fluido elétrico” da bateria de Volta é formado por elétrons
livres. Os raios catódicos também são formados por feixe de elétrons. Portanto, ambos têm
mesma carga.
04) Resposta de Física. Incorreta. A descoberta do elétron deve-se aos experimentos com
raios catódicos (feixe de elétrons) realizados por J. J. Thomson. A experiência da lâmina de
ouro de Rutherford resultou no modelo “planetário” do átomo.
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08) Resposta de Física. Incorreta. A energia incorporada a partir dos alimentos é usada para o
peixe para suas atividades (manter-se vivo, nadar), e pode, eventualmente, ser
parcialmente transformada em energia elétrica.
16) Resposta de Física. Correta. Da primeira lei de Ohm:
UR i

i
U 12

 24 A.
R 0,5
32) Resposta de Física. Correta. Dados: Q = 1,1 Ah; t = 150 min = 2,5 h.
Da definição de corrente elétrica:
i
Q
t

1,1 A  h
2,5 h

i  0,44 A  440 mA.
2. (Ufpe 2013) Um fio metálico e cilíndrico é percorrido por uma corrente elétrica constante de
0,4 A. Considere o módulo da carga do elétron igual a 1,6  1019 C. Expressando a ordem de
grandeza do número de elétrons de condução que atravessam uma seção transversal do fio
em 60 segundos na forma 10N, qual o valor de N?
Resposta:
20.
Da definição de corrente elétrica:
Q
n e
i Δt
0,4  60
i
 i
 n

Δt
Δt
e
1,6  1019
10N  1020
 n  1,5  1020.
 N  20.
3. (G1 - cftmg 2013) O meio que conduz melhor a eletricidade é a(o)
a) ar, devido à facilidade de propagar o relâmpago.
b) metal, porque possui maior número de cargas livres.
c) plástico, pois deriva-se do petróleo, grande fonte de energia.
d) madeira, uma vez que as árvores atraem raios em dias de tempestade.
Resposta:
[B]
Os melhores condutores de eletricidade são os metais porque possuem os elétrons da camada
mais externa mais fracamente ligados ao núcleo, sendo facilmente transportados, quando se
estabelece uma diferença de potencial entre os terminais do condutor.
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4. (Espcex (Aman) 2013) Quatro lâmpadas ôhmicas idênticas A, B, C e D foram associadas e,
em seguida, a associação é ligada a um gerador de energia elétrica ideal. Em um dado
instante, a lâmpada A queima, interrompendo o circuito no trecho em que ela se encontra. As
lâmpadas B, C e D permanecem acesas, porém o brilho da lâmpada B aumenta e o brilho das
lâmpadas C e D diminui. Com base nesses dados, a alternativa que indica a associação
formada por essas lâmpadas é:
a)
b)
c)
d)
e)
Resposta:
[C]
Se A queima e as outras não se apagam, elas não podem estar em série, e, se o brilho delas
se altera, elas não podem estar as quatro em paralelo. Como o brilho de B aumenta, a corrente
em B aumenta; como o brilho de C e D diminui, a corrente nelas diminui, implicando que a
resistência equivalente do circuito aumenta. Essas análises nos levam à alternativa [C].
5. (G1 - cftmg 2012) A corrente elétrica nos materiais sólidos, líquidos e gasosos depende da
existência de grande quantidade de portadores de carga elétrica livres. Dos materiais
apresentados a seguir, aquele que atende a essa condição é
a) a água pura, no estado líquido.
b) o ar atmosférico, em um dia bem seco.
c) o diamante puro, em estado sólido natural.
d) o alumínio sólido, à temperatura ambiente.
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Resposta:
[D]
Das substâncias apresentadas, a única condutora é o alumínio sólido, à temperatura ambiente.
6. (Ufpa 2011) O acelerador de partículas LHC, o Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron
Collider), recebeu da imprensa vários adjetivos superlativos: “a maior máquina do mundo”, “o
maior experimento já feito”, “o big-bang recriado em laboratório”, para citar alguns. Quando o
LHC estiver funcionando a plena capacidade, um feixe de prótons, percorrendo o perímetro do
14
4
anel circular do acelerador, irá conter 10 prótons, efetuando 10 voltas por segundo, no anel.
Considerando que os prótons preenchem o anel uniformemente, identifique a alternativa que
indica corretamente a corrente elétrica que circula pelo anel.
Dado: carga elétrica do próton 1,6  1019 C
a) 0,16 A
b) 1,6  1015 A
c) 1,6  1029 A
d) 1,6  109 A
e) 1,6  1023 A
Resposta:
[A]
A corrente elétrica é dada pela razão entre a carga que passa por unidade de tempo. A cada
segundo passam 1014 prótons, 104 vezes. Assim, a intensidade da corrente elétrica é:
i
Q 1014  104  1,6  1019

t
1

i  0,16 A.
7. (Uff 2011) Em dias frios, o chuveiro elétrico é geralmente regulado para a posição “inverno”.
O efeito dessa regulagem é alterar a resistência elétrica do resistor do chuveiro de modo a
aquecer mais, e mais rapidamente, a água do banho. Para isso, essa resistência deve ser
a) diminuída, aumentando-se o comprimento do resistor.
b) aumentada, aumentando-se o comprimento do resistor.
c) diminuída, diminuindo-se o comprimento do resistor.
d) aumentada, diminuindo-se o comprimento do resistor.
e) aumentada, aumentando-se a voltagem nos terminais do resistor.
Resposta:
[C]
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Como a tensão (U) é constante, a potência (P) varia com a resistência (R) de acordo com a
expressão:
P=
U2
.
R
Mas a 2ª lei de Ohm afirma que a resistência de um condutor depende da resistividade do
material ( ρ ), é diretamente proporcional ao comprimento (L) e inversamente a área da secção
transversal
(A), ou seja:
L
R=  .
A
Combinando essas expressões:
U2 A
P
.
L
Concluímos dessa expressão resultante, que a potência dissipada é inversamente proporcional
ao comprimento do resistor. Portanto, para aquecer a água do banho mais rapidamente a
resistência deve ser diminuída, diminuindo-se o comprimento do resistor.
8. (Fuvest 2010) Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total
negativa de, aproximadamente, 600.000 coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas,
embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir
valores de até 300.000 A. Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada
por um raio de 300.000 A e com duração de 0,5 s?
a)
b)
c)
d)
e)
1
2
1
3
1
4
1
10
1
20
Resposta:
[C]
A carga transferida no raio é: Q = i t = 300.000(0,5) = 150.000 C.
A fração pedida é:
Q
150.000 1

 .
| QTerra | 600.000 4
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9. (Ufpe 2010) O gráfico mostra a variação da corrente elétrica I, em ampère, num fio em
função do tempo t, em segundos. Qual a carga elétrica, em coulomb, que passa por uma
seção transversal do condutor nos primeiros 4,0 segundos?
Resposta:
10C.
A carga é dada pela área do trapézio, sob a curva no intervalo de tempo entre 0 e 4,0 s, como
mostrado na figura.
Portanto:
Q
 4  1
2
 4  Q  10 C.
10. (Ufop 2010) Em uma tarde de tempestade, numa região desprovida de para-raios, a
antena de uma casa recebe uma carga que faz fluir uma corrente de 1,2 x 104 A, em um
intervalo de tempo de 25 x 10-6 s. Qual a carga total transferida para a antena?
a) 0,15 C
b) 0,2 C
c) 0,48 C
d) 0,3 C
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Resposta:
[D]
| Q | i t  1,2  104  25  106

| Q | 0,3 C.
11. (Enem 2ª aplicação 2010) A resistência elétrica de um fio é determinada pela suas
dimensões e pelas propriedades estruturais do material. A condutividade    caracteriza a
estrutura do material, de tal forma que a resistência de um fio pode ser determinada
conhecendo-se L, o comprimento do fio e A, a área de seção reta. A tabela relaciona o material
à sua respectiva resistividade em temperatura ambiente.
Tabela de condutividade
Material
Condutividade (S·m/mm2)
Alumínio
34,2
Cobre
61,7
Ferro
10,2
Prata
62,5
Tungstênio
18,8
Mantendo-se as mesmas dimensões geométricas, o fio que apresenta menor resistência
elétrica é aquele feito de
a) tungstênio.
b) alumínio.
c) ferro.
d) cobre.
e) prata.
Resposta:
[E]
O fio que apresenta menor resistência é aquele que apresenta maior condutividade. Pela
tabela, vemos que é aquele feito de prata.
12. (Uepg 2010) A respeito da resistência elétrica apresentada pelos condutores e de
resistores elétricos, assinale o que for correto.
01) Resistor é um dispositivo elétrico especialmente construído para impedir a passagem da
corrente elétrica.
02) Dobrando o comprimento de um condutor e mantendo a sua área de secção transversal,
sua resistência dobra, porém sua resistividade se reduz à metade.
04) Lâmpadas ligadas em série tem suas intensidades luminosas reduzidas à medida que no
circuito se acrescentam novas lâmpadas.
08) A resistência elétrica de um condutor depende de suas dimensões, da sua condutividade e
da sua temperatura.
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Resposta:
04 + 08 = 12
(01) Errada. Resistor é um dispositivo elétrico para CONTROLAR a intensidade da corrente
elétrica.
(02) Errada. A resistividade de um material só depende dele próprio e de sua temperatura.
(04) Correta. Quando se acrescentam novas lâmpadas em série, aumenta-se a resistência
2
equivalente do conjunto, diminuindo a corrente. Como P = Ri , reduz-se também a
potência dissipada em cada uma delas, diminuindo as intensidades luminosas.
(08) Correta. De acordo com a Segunda Lei de Ohm, a resistência depende: do material de que
é feito o condutor, das dimensões do condutor e da temperatura.
13. (Ufu 2010) Um fio de comprimento e possui uma dada resistividade elétrica. Quando esse
fio é conectado nos terminais de uma bateria, ele é percorrido por uma corrente i. O fio é
cortado ao meio e colocado em paralelo nos terminais da mesma bateria.
A corrente que circula por cada metade do fio, nesse caso, será de:
a) 2i
b) 3i
c) 4i
d) 8i
Resposta:
[A]
As figuras 1 e 2 ilustram a situação descrita.
i’
i
R
i’
2
R
i’
2
2
R
2
+
+
U
U
Fig 1
Fig 2
Consideremos que na Fig 1 a resistência elétrica do fio é R e a corrente é i. Sendo U a ddp
fornecida pela bateria, aplicando a 1ª lei de Ohm, vem:
U
i= .
R
De acordo com a 2ª lei de Ohm, a resistência elétrica é diretamente proporcional ao
comprimento Então, ao se cortar o fio ao meio, a resistência elétrica de cada pedaço é metade
da resistência do fio inteiro, ou seja:
R
R1 = R2 = .
2
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Colocando-se os dois pedaços em paralelo como na Fig 2, a resistência do circuito é:
R
R
R'  2  .
2
4
A corrente i’ no circuito é, então:
U
U
U
U’ =
 U’ = 4 i.

4
R' R 4
R
As correntes nos pedaços são:
i' 4 i
i1 = i2 = 
 i1 = i2 = 2 i
2
2
14. (Enem 2009) O manual de instruções de um aparelho de ar-condicionado apresenta a
seguinte tabela, com dados técnicos para diversos modelos:
Capacidade de
refrigeração
kW/(BTU/h)
Potência
(W)
3,52/(12.000)
5,42/(18.000)
5,42/(18.000)
6,45/(22.000)
6,45/(22.000)
1.193
1.790
1.790
2.188
2.188
Corrente
elétrica ciclo frio
(A)
5,8
8,7
8,7
10,2
10,2
Eficiência
energética
COP (W/W)
Vazão de
ar (m3/h)
Frequência
(Hz)
2,95
2,95
2,95
2,95
2,95
550
800
800
960
960
60
60
60
60
60
Considere-se que um auditório possua capacidade para 40 pessoas, cada uma produzindo
uma quantidade média de calor, e que praticamente todo o calor que flui para fora do auditório
o faz por meio dos aparelhos de ar-condicionado.
Nessa situação, entre as informações listadas, aquelas essenciais para se determinar quantos
e/ou quais aparelhos de ar-condicionado são precisos para manter, com lotação máxima, a
temperatura interna do auditório agradável e constante, bem como determinar a espessura da
fiação do circuito elétrico para a ligação desses aparelhos, são
a) vazão de ar e potência.
b) vazão de ar e corrente elétrica - ciclo frio.
c) eficiência energética e potência.
d) capacidade de refrigeração e frequência.
e) capacidade de refrigeração e corrente elétrica – ciclo frio.
Resposta:
[E]
Para se determinar quantos aparelhos são necessários, deve-se conhecer a capacidade de
refrigeração do modelo a ser instalado. Quanto mais aparelhos são instalados, maior a corrente
“puxada” da rede, necessitando de fios de diâmetro cada vez maior. Para tal, é necessário
determinar a intensidade da corrente elétrica de alimentação dos aparelhos.
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15. (Unesp 2009) Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma
lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Isso significa que a resistência elétrica do seu filamento é de
a) 150 Ω , sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
b) 300 Ω , sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
c) 300 Ω ,
d) 300 Ω
e) 600 Ω , com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior quando apagada.
Resposta:
[D]
Da 1ª lei de Ohm:
UR i

R
U
6

i 20  103

R  300 .
Quando a lâmpada está apagada, a temperatura do filamento (resistor) diminui, diminuindo
também a resistividade  ρ  desse filamento. De acordo com a 2ª lei de Ohm, se a resistividade
diminui, a resistência também diminui.
16. (Ufsm 2003) 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.
Resposta:
[D]
I. Correta. Nesse caso, o resistor é ôhmico.
II. Correta. Independente de a resistência ser constante ou variável, a primeira lei de Ohm é
uma relação entre a ddp aplicada no condutor (U) e a corrente (i) que por ele circula:
U
 R.
i
III. Incorreta. A segunda lei de Ohm afirma que a resistência de um resistor é diretamente
proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional a área de sua secção
transversal.
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