CORREÇÃO DA LISTA DE EXERCÍCIOS CONTEÚDO Lei de ohm – associação de resistores em série e paralelo – leis de kirchhoff – ponte de wheatstone – aparelhos de medida (voltímetro e amperímetro) – equação e gráfico de geradores e receptores reais. 01. (Pucpr 2004) Dado o circuito adiante onde o gerador é ideal, analise as proposições. I. Se a chave C estiver aberta, a corrente no resistor R1 é 2 A. Com a chave C aberta não existe corrente percorrendo os resistores R3 e R4, logo temos um circuito em série composto pelos resistores R1 e R2. Associando em série R1 e R2 temos: Rs = R1 + R2 = 10Ω + 5Ω = 15Ω Aplicando a 1ª Lei de Ohm temos: 𝑈 30𝑉 𝑖= = = 2𝐴 𝑅 15Ω II. Se a chave C estiver fechada, a corrente no resistor R1 é 1,5 A Com a chave C fechada o circuito torna-se misto, com R3 e R4 associados em série, o resultado dessa associação fica associado em paralelo com R1 e o resultado dessa nova associação fica associado em série com R2. Vejamos passo a passo. 1ª Associação (série): Rs = R3 + R4 = 6Ω + 4Ω = 10Ω 2ª Associação (paralelo): 𝑅𝑠. 𝑅1 10.10 100 𝑅𝑝 = = = = 5Ω 𝑅𝑠 + 𝑅1 10 + 10 20 3ª Associação 9série): Req = Rp + R2 = 5Ω + 5Ω = 10Ω Aplicando a 1ª Lei de Ohm temos: 𝑈 30𝑉 𝑖= = = 3𝐴 𝑅 10Ω Observe que o trecho que compreende os resistores R3 e R4 possui resistência 10Ω igual à resistência do resistor R1, logo em um dos nós a corrente se divide em 1,5A para cada trecho III. A potência dissipada no circuito é maior com a chave fechada. Usando a equação da potencia dissipada P = U.i temos Chave aberta 𝑃 = 30𝑉. 2𝐴 = 60𝑊 Chave fechada 𝑃 = 30𝑉. 3𝐴 = 90𝑊 02. (Mackenzie 2003) Um estudante dispõe de uma lâmpada, cujas especificações nominais são (3W - 6V), e uma bateria ideal de 12V. Para que a lâmpada possa ser utilizada, com o aproveitamento dessa bateria, uma das possibilidades é associar a ela um resistor de resistência elétrica adequada. A associação que permite a utilização da lâmpada nas condições plenas de funcionamento e sem "queimar" é: 1º vamos estudar as especificações da lâmpada: 𝑃 3𝑊 = = 0,5𝐴 𝑈 6𝑉 𝑈 6𝑉 𝑅= = = 12Ω 𝑖 0,5𝐴 Assim a lâmpada possui 12Ω de resistência e queima quando estiver submetida a uma tensão (d.d.p) maior que 6V e for percorrida por uma corrente maior que 0,5A Analisando os circuitos percebemos que nas alternativas (D e E) a lâmpada está associada em paralelo com o resistor, lembrando que numa associação em paralelo a tensão que cada resistor está submetido é igual à tensão da fonte. Logo nesses circuitos a lâmpada queima. Na alternativa B, a lâmpada está associada em série com um resistor de 6Ω, cuja associação possui resistência equivalente: Req = 12Ω + 6Ω = 18Ω Aplicando a 1ª Lei Ohm 𝑈 12𝑉 𝑖= = = 0,6𝐴 𝑅 18Ω Lembrando que resistores associados em série são percorridos pela mesma corrente, tanto o resistor 𝑖= quanto a lâmpada serão percorridos por 0,6A, logo a lâmpada queima. Na alternativa A, a lâmpada está associada em série com um resistor de 12Ω, cuja associação possui resistência equivalente: Req = 12Ω + 12Ω = 24Ω Aplicando a 1ª Lei Ohm 𝑈 12𝑉 𝑖= = = 0,5𝐴 𝑅 24Ω Assim, como a lâmpada e o resistor estão associados em série, os dois são percorridos por 0,5A. Lembrando que numa associação em série a tensão da fonte se divide entre os resistores. Sendo que a lâmpada e o resistor possuem resistências iguais, a tensão da fonte se divide exatamente na metade (6V p/ cada). Assim a lâmpada fica submetida a 6V e é percorrida por 0,5A. NÃO QUEIMA. O mesmo ocorre na alternativa C. 03. . (Ufv 2003) O valor das correntes i1, i2 e i3 no circuito a seguir são, respectivamente: Existe um trecho desse circuito que está em curtocircuito. Observe que a corrente i3 passa por um trecho que não possui resistência, assim toda a corrente do circuito passa por esse trecho, logo os resistores de 3Ω e 6Ω não funcionam, as correntes i1 e i2 são zero. O circuito resume-se a fonte 12V e o resistor de 10Ω. Aplicando a 1ª lei de Ohm: 𝑈 12𝑉 𝑖= = = 1,2𝐴 𝑅 10Ω 04. (Ufal 99) Considere as associações de três resistores iguais, representados a seguir. Vamos calcular a resistência equivalente de cada associação Associação I (série) RSI = R + R + R = 3R Associação II (paralelo) 1 1 1 1 3 𝑅 = + + = → 𝑅𝑃𝐼𝐼 = 𝑅𝑃𝐼𝐼 𝑅 𝑅 𝑅 𝑅 3 Associação III (mista) 1º paralelo: 𝑅. 𝑅 𝑅2 𝑅 𝑅𝑝 = = = 𝑅 + 𝑅 2. 𝑅 2 2º série: R 3. R RIII = RP + R = + R = 2 2 Associação IV (mista) 1º série: 𝑅𝑆 = 𝑅 + 𝑅 = 2. 𝑅 2º paralelo: 𝑅𝑝 = 𝑅𝑆 . 𝑅 2. 𝑅. 𝑅 2. 𝑅 2 2. 𝑅 = = = 𝑅𝑆 + 𝑅 2. 𝑅 + 𝑅 3. 𝑅 3 Comparando os quatro resultados temos: A associação I possui maior resistência equivalente igual a 3R (verdadeiro). A associação II possui menor resistência equivalente igual a R/3 (verdadeiro). Se todas as associações forem percorridas pela mesma corrente total, a que dissipará maior potência será a I (verdadeiro). Analisando 𝑃 = 𝑅. 𝑖 2 , como a corrente i é igual para todas; a que possuir maior resistência dissipa maior potência (diretamente proporcional). Se todas as associações forem submetidas a mesma ddp, a que dissipará maior potência 𝑈2 será a II (verdadeiro). Analisando𝑃 = 𝑅 , como a tensão (ddp) U é igual para todas; a que possuir menor resistência dissipa maior potência (inversamente proporcional). A resistência equivalente da associação (III) é igual à da associação (IV). (falso). A 3𝑅 associação III possui resistência 2 , e a associação IV possui resistência 2𝑅 3 05. (Ufsm 2003) No circuito da figura, a corrente no resistor R3‚ é de 2A. O valor da força tensão da fonte em V, a) 6V b) 12V c) 24V d) 36V e) 48 V Analisando o circuito verificamos que os resistores R2 e R3 são iguais e estão associados em paralelo, como a corrente que percorre o R3 é 2A, a corrente que percorre o R2 também é 2A, assim a corrente total do circuito é 4A. Agora vamos calcular a resistência equivalente do circuito. 1º associando R2 e R3 em paralelo: 𝑅2 × 𝑅3 6 × 6 36 𝑅𝐸𝑄 = = = = 3Ω 𝑅2 + 𝑅3 6 + 6 12 2º associando todos os resistores em série: 𝑅𝐸𝑄 = 2Ω + 4Ω + 3Ω = 9Ω 3º aplicando a 1ª lei de Ohm 𝑈 = 𝑅. 𝑖 = 9 × 4 = 36V 06. (Fei 99) Quanto à associação de resistores em paralelo podemos dizer que: a) a tensão é a mesma e a corrente total é a soma das correntes em cada resistor (CORRETA) b) a tensão é a soma das tensões em cada resistor e a corrente é a mesma c) a tensão é a mesma e a corrente total é a mesma d) a tensão é a soma das tensões em cada resistor e a corrente total é a soma das correntes em cada resistor e) a tensão total é a diferença das tensões de cada resistor e a corrente é a mesma f) n.d.a 07. No circuito abaixo (ponte de wheatstone), os fios de ligação têm resistência desprezível. As correntes i1, i2, i3 valem, respectivamente: a) i1 = 10A, i2 = 8A, i3 = 6A b) i1 = 6A, i2 = 4A, i3 = 0 (correta) c) i1 = 4A, i2 = 6A, i3 = 10A d) i1 = 4A, i2 = 6A, i3 = 0A e) i1 = 18A, i2 = 18A, i3 = 18A 1º vamos verificar se a ponte está em equilíbrio: 2×9= 3×6 Como a ponte está em equilíbrio a corrente i3 = 0, com isso associamos em série os resistores percorridos pela corrente i1, e também associamos em série os resistores percorridos pela corrente i2. O circuito fica da seguinte forma: Os resistores de 8Ω e 12Ω estão associados em paralelo e por tanto submetidos à mesma ddp de 48V. Aplicando a 1ª lei de Ohm para cada resistor encontramos as corrente i1 e i2. 48𝑉 𝑖1 = = 6𝐴 8Ω 48𝑉 𝑖2 = = 4𝐴 12Ω 08. (PUC SP) Dispõe-se de um gerador de força eletromotriz (f.e.m) E, de um voltímetro V e um amperímetro A, todos ideais. Para determinar o valor da corrente elétrica que atravessa o resistor R, e a diferença de potencial (d.d.p) a que os terminais do mesmo resistor estão submetidos, deve-se escolher a montagem: 3(5) + 5𝑖3 = 40 15 + 5𝑖3 = 40 5𝑖3 = 40 − 15 O amperímetro possui resistência interna tendendo a zero, por isso deve ser associado em série, o voltímetro possui resistência interna tendendo ao infinito, logo deve ser associado em paralelo (alternativa D) { 𝑖3 = 5 = 5𝐴 } 09. Considerando o circuito da figura abaixo e utilizando as leis de Kirchhoff determine a intensidade das correntes i1, i2, i3. Logo verificamos na equação 3 que a corrente i1 vale zero. i1=0, i2=5A, i3=5A 25 10. (FURG RS) As leis de Kirchhoff para a solução de circuitos elétricos estão baseadas em duas leis de conservação, que são: a) i1=0A, i2=5A, i3=5A b) i1=10A, i2=5A, i3=6A c) i1=5A, i2=0A, i3=0A d) i1=5A, i2=10A, i3=0A e) i1=0A, i2=0A, i3=5A Aplicando a lei das malhas para a malha ABEF −2𝑖1 + 10𝑉 − 25𝑉 + 3𝑖2 = 0 −2𝑖1 + 3𝑖2 = 15 (equação 1) Aplicando a lei das malhas para a malha BCDE −3𝑖2 + 25𝑉 − 1𝑖3 + 15𝑉 − 4𝑖3 = 0 3𝑖2 + 5𝑖3 = 40 (equação 2) Aplicando a lei dos nós em cima do nó B temos 𝑖2 + 𝑖1 = 𝑖3 (equação 3) Temos então um sistema com 3 equações e 3 incógnitas Substituindo a equação 3 na equação 2 temos: 3𝑖2 + 5(𝑖2 + 𝑖1 ) = 40 3𝑖2 + 5𝑖2 + 5𝑖1 ) = 40 5𝑖1 + 8𝑖2 = 40 (equação 4) { −2𝑖1 + 3𝑖2 = 15 (𝑋5) } 5𝑖1 + 8𝑖2 = 40 (𝑋2) { −10𝑖1 + 15𝑖2 = 75 } 10𝑖1 + 16𝑖2 = 80 31𝑖2 = 155 155 𝑖2 = 31 = 5𝐴 Substituindo o valor de i2 na equação 2 temos: a) das cargas e da massa b) das cargas e da quantidade de movimento c) da massa e da quantidade de movimento d) das cargas e da energia (correta) e) da massa e da energia Espero que a resolução comentada desta lista sirva como base de estudos. Boa sorte a todos na prova! E bons estudos.