7a. Lista: Circuitos de Corrente Contínua

IF/UFRJ – Física III – 2011/1 – Raimundo
Turmas IFA/OV1/ BCMT/MAI/IGM/MAA
a
7 Lista de Problemas – Circuitos de Corrente Contínua
1. Uma bateria de automóvel de 12V tem carga inicial de 125 A⋅h. Supondo que a
voltagem permaneça constante até a bateria ficar descarregada, durante quanto
tempo ela pode fornecer energia à taxa de 110 W?
2. Suponha que você queira manter acesa uma lâmpada de 100 W por 8 horas. (a) Uma
bateria típica para flash de máquina fotográfica pode fornecer 2,0 W⋅h de energia
antes de se esgotar. Se o preço de cada bateria é R$ 3,00, quanto custa alimentar
aquela lâmpada? (b) Compare com o custo no caso da energia fornecida pela LightRio, a R$ 0,37 + 18 % de ICMS por kW⋅h?
3. A figura mostra o esquema de um medidor de
gasolina usado em automóveis. O indicador (no
painel) tem resistência de 10 Ω. A unidade do
tanque é uma bóia ligada a um resistor, o qual tem
resistência de 140 Ω quando o tanque está cheio, 20
Ω quando vazio, e varia linearmente com o volume
de gasolina. Determine a corrente no circuito
quando o tanque está (a) vazio, (b) pela metade, e
(c) cheio.
4. O trecho AB do circuito (veja a figura)
absorve uma potência P = 53,0 W, sendo
percorrido por uma corrente i = 1,20 A, no
sentido indicado. (a) Qual é a diferença de
potencial entre A e B? (b) Se o elemento C não tem resistência interna, qual é, então,
a sua fem? (c) Qual dos terminais é positivo?
5. O motor de arranque de um automóvel gira muito devagar, e o mecânico tem que
decidir entre substituir o motor, o cabo ou a bateria de 12 V. O manual do fabricante
diz que as resistências da bateria (interna), do motor e do cabo não podem
ultrapassar, respectivamente, 0,020, 0,200, e 0,040 Ω. O mecânico liga o motor e
mede 11,4 V na bateria, 3,0 V entre os extremos do cabo, e uma corrente de 50 A.
Qual parte está defeituosa?
6. Uma célula solar gera DDP´s de 0,10 V e 0,16 V quando ligada, respectivamente, a
resistores de 500 e de 1.000 Ω. Quais são (a) a resistência interna e (b) a fem da
célula solar? (c) A área da célula é de 5,0 cm2 e a intensidade da luz que a atinge é
2,0 mW/cm2. Qual a eficiência da célula em converter energia da luz em energia
interna no resistor de 1.000 Ω?
← Prob. 7
Prob. 8 →
7. Um circuito contendo cinco resistores ligados a uma bateria de 12 V é mostrado na
figura acima, à esquerda. Determine a queda de potencial através do resistor de 5,0.
8. Determine a resistência equivalente entre os pontos (a) F e H, e (b) F e G, no
circuito da figura acima, à direita.
9. Ache a resistência equivalente entre os pontos x e y
da figura. Quatro dos resistores têm resistências
iguais a R, e o resistor “do meio” tem resistência r ≠
R. Compare com o problema 10 da Lista 5.
10. Duas lâmpadas, de resistências R1 e R2 (< R1), são ligadas (a) em paralelo e (b) em
série. Qual das lâmpadas é mais brilhante, em cada caso?
← Prob. 11
Prob. 12 →
11. Qual a leitura do amperímetro A da figura acima, à esquerda, em termos de E e R?
Suponha que A tem resistência interna nula.
12. Considere o circuito da figura acima, à direita, com R1 = 1,20 Ω, R2 = 2,30 Ω, E1 =
2,00 V, E2 = 3,80 V, e E3 = 5,00 V. (a) Calcule a intensidade das três correntes que
circulam no circuito. (b) Calcule Va − Vb.
13. A figura mostra o circuito de uma lâmpada de
sinalização, como aquelas colocadas em obras
nas estradas. A lâmpada fluorescente L é ligada
em paralelo com o capacitor C de um circuito
RC. A lâmpada é percorrida por uma corrente
somente quando a DDP entre seus terminais
atinge um valor mínimo VL, necessário para
ionizar o elemento químico dentro da lâmpada, em geral mercúrio; quando isto
acontece, o capacitor descarrega através da lâmpada e ela brilha durante um tempo
muito pequeno. Suponha que desejamos que a lâmpada brilhe duas vezes por
segundo. Usando uma lâmpada com voltagem mínima de partida VL = 72 V, uma
bateria de 95 V e um capacitor de 0,15 µF, qual deve ser a resistência R do resistor?
14. Um capacitor C, inicialmente descarregado, é completamente carregado por uma
fem constante E em série com um resistor R. (a) Mostre que a energia final
armazenada no capacitor é metade da energia fornecida pela fonte de fem. (b)
Mostre, por integração direta de Ri2, de 0 a t, onde t é o tempo necessário para
carregar totalmente o capacitor, que a energia dissipada pelo resistor é, também,
metade da energia fornecida pela fonte de fem.
Respostas:
1) 13h e 38 min. 4) (a) 44,2 V; (b) 21,4 V; (c) esquerda. 5) O cabo. 6) (a) 1,5 kΩ; (b)
400 mV; (c) 0,26%. 7) 7,5 V. 8) (a) R/2; (b) 5R/8. 10) (a) R2; (b) R1. 11) E/7R. 12) (a) i1
= 668 mA, para baixo; i2 = 85,7 mA, para cima; i3 = 582 mA, para cima; (b) -3,60 V.
13) 2,35 MΩ.