EF07 Leis de Ohm

ESCOLA ESTADUAL “JOÃO XXIII”
A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz!
NATUREZA DA ATIVIDADE: EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO - ELETRODINÂMICA
DISCIPLINA: FÍSICA
ASSUNTO: ESTUDO DOS RESISTORES – LEIS DE OHM
Educando para a
Modernidade desde
1967
•
PROFESSORA: MARILENE MARIA DE CARVALHO
ALUNO (A): _________________________________________________________
Primeira Lei de Ohm
1) A intensidade de corrente é o fator mais
relevante nas sensações e consequências do
choque elétrico. Estudos cuidadosos desses
fenômenos permitiram chegar aos seguintes
valores aproximados:
- uma corrente de 1 mA (1 mA = 10-3 A) provoca
apenas uma sensação de “formigamento”;
- correntes de 10 mA a 20 mA já causam
sensações dolorosas;
- correntes superiores a 20 mA e inferiores a 100
mA causam, em geral, grandes dificuldades
respiratórias;
- correntes superiores a 100 mA são
extremamente perigosas, podendo causar a
morte da pessoa, por provocar contrações
rápidas e irregulares do coração (esse fenômeno
é denominado fibrilação cardíaca);
- correntes superiores a 200 mA não causam
fibrilação, porém dão origem a graves
queimaduras e conduzem à parada cardíaca.
Baseado nas informações acima, responda à
situação abaixo.
A resistência elétrica do corpo humano pode
variar entre, aproximadamente, 100000 Ω, para a
pele seca, e cerca de 1000 Ω, para a pele
molhada. Assim, se uma pessoa com a pele
molhada tocar os dois polos de uma tomada de
120 V, poderá vir a falecer em virtude de
fibrilação cardíaca? Justifique.
2) A resistência elétrica do corpo de um certa
pessoa é de 1,0 MΩ. Se esta pessoa, estando
descalça sobre uma superfície condutora,
descuidadamente, encostar a mão num fio
desencapado, com um potencial elétrico de 120
V em relação à superfície e, em função disso,
levar um choque, a intensidade da corrente
elétrica que atravessará o seu corpo será de
(A) 0,12 mA.
(B) 120 mA.
(C) 0,12 A.
(D) 120 A.
(E) 120 mA.
3) Um condutor X tem como curva característica
a que é mostrada abaixo. Calcule sua resistência
aparente quando é percorrido pela corrente 10
mA.
4) Os choques elétricos produzidos no corpo
humano podem provocar efeitos que vão desde
uma simples dor ou contração muscular até
paralisia respiratória ou fibrilação ventricular. Tais
efeitos dependem de fatores como a intensidade
da corrente elétrica, duração, resistência da
porção do corpo envolvida. Suponha, por
exemplo, um choque produzido por uma corrente
de apenas 4 mA e que a resistência da porção do
corpo envolvida seja de 3000 Ω. Então é correto
afirmar que o choque elétrico pode ter ocorrido
devido ao contato com
(A) uma pilha grande de 1,5 V.
(B) os contatos de uma lanterna contendo uma
pilha grande de 6,0 V.
(C) os contatos de uma bateria de automóvel de
12 V.
(D) uma descarga elétrica produzida por um raio
num dia de chuva.
(E) os contatos de uma tomada de rede elétrica
de 120 V.
5) A intensidade da corrente elétrica em um
resistor vale 2,5 mA, quando ele é submetido a
uma ddp de 1,5 Volt. Nessas condições, a sua
resistência, em Ohms, vale
(A) 0,6.
(B) 6,0.
(C) 6,0.101.
(D) 6,0.10².
(E) 6,0.10³.
6) No gráfico, U é ddp aplicada a dois resistores
(A e B) e I é a corrente elétrica que os atravessa.
(A) Estes resistores são ôhmicos? Explique.
(B) Qual o valor da resistência do resistor A?
(C) Qual o valor da resistência do resistor B?
7) Um pássaro pousa em um dos fios de uma
linha de transmissão de energia elétrica. O fio
conduz uma corrente elétrica i = 1000 A e sua
resistência, por unidade de comprimento, é de
5,0.10-5 Ω/m. A distância que separa os pés do
pássaro, ao longo do fio, é de 6,0 cm. A diferença
de potencial, em milivolts (mV), entre os seus pés
é
(A) 1,0.
(B) 2,0.
(C) 3,0.
(D) 4,0.
(E) 5,0.
8) Variando-se a ddp aplicada a um condutor e
medindo-se as intensidades de corrente elétrica,
obtém-se os resultados mostrados na tabela.
(A) Verifique se o condutor é linear.
(B) Esboce o gráfico de sua resistência elétrica
em função da intensidade de corrente elétrica i.
Considere que a resistência elétrica do condutor
é de 40 Ω, quando i = 0.
10) O físico alemão Georg Simon Ohm (17871854) constatou que a intensidade da corrente
elétrica i que percorre um fio condutor é
diretamente proporcional à ddp U que a
ocasionou, ou seja, U = R.i, onde esta constante
de proporcionalidade R é chamada de resistência
elétrica do condutor. Entretanto, para vários
condutores, a resistência varia com a
temperatura, como em uma lâmpada de
filamento, ou em um gás ionizado. Esses
condutores são ditos não lineares ou não
ôhmicos. Embora a razão entre a ddp e a
intensidade da corrente não seja constante para
os condutores não lineares, usa-se, assim
mesmo, o termo resistência para essa razão.
Para esses materiais, a variação da resistência
com a temperatura, dentro de uma larga faixa de
temperaturas, é dada por R = R0.[1 + α(T – T0)],
onde R é a resistência à temperatura T0, e α o
coeficiente de variação térmica da resistência.
Uma lâmpada de filamento é constituída de um
bulbo de vidro, no interior do qual existe vácuo ou
gás inerte, e de um fio fino, quase sempre de
tungstênio, que se aquece ao ser percorrido por
uma corrente elétrica. A lâmpada de uma
lanterna alimentada por uma bateria de 3 V tem
um filamento de tungstênio ( α = 4,5.10-3 ºC-1),
cuja resistência à temperatura ambiente (20ºC) é
de 1,0 Ω.
Se quando acesa, a corrente for de 0,3 A, a
temperatura do filamento será
(A) 1500 ºC.
(B) 2020 ºC.
(C) 2293 ºC.
(D) 5400 ºC.
(E) 6465 ºC.
11) Uma lâmpada fluorescente contém em seu
interior um gás que se ioniza após a aplicação de
alta tensão entre seus terminais. Após a
ionização, uma corrente elétrica é estabelecida e
os íons negativos deslocam-se com uma taxa
de 1,0 x 1018 íons / segundo para o polo A. Os
íons positivos deslocam-se, com a mesma taxa,
para o polo B.
9) Um resistor ôhmico é percorrido por uma
corrente elétrica de 5,0 A, quando submetido a
uma ddp de 100 V. Determine
(A) a resistência elétrica do resistor.
(B) a corrente que atravessa este resistor quando
submetido a uma ddp de 250 V.
(C) a ddp que deve ser aplicada neste resistor
para que a corrente que o percorre tenha
intensidade de 2,0 A.
Sabendo-se que a carga de cada íon positivo é
de
1,6 x 10-19 C, calcule a corrente elétrica na
lâmpada, em mA.
12) Os gráficos mostram o comportamento da
corrente em dois resistores, R1 e R2, em função
da tensão aplicada.
15) Os valores, em ohms, de
resistências elétricas de resistores a
carvão são indicados nos mesmos
por um código de cores, conforme
sugere a figura. As cores das faixas
1 e 2 indicam, respectivamente, a
dezena e a unidade de um número
que deve ser multiplicado pela potência de dez
com expoente dado pela cor da faixa 3. A faixa 4
indica a tolerância, fator relativo à qualidade do
resistor. O código usado, de forma parcial, está
contido na tabela abaixo da figura.
Considerando os dados do gráfico, é CORRETO
afirmar que
(A) O resistor R1 tem a maior resistência elétrica.
(B) Os dois resistores são ôhmicos.
(C) Apenas o resistor R1 é ôhmico.
(D) Quando a tensão aplicada for de 4 V, a
corrente em R1 valerá 0,40 A.
(E) Quando a tensão aplicada for de 8 V, a
corrente em R2 valerá 0,40 A.
13)
Os
passarinhos,
mesmo
pousando sobre fios condutores
desencapados de alta tensão, não
estão sujeitos a choques elétricos
que possam causar-lhes algum
dano.
Qual das alternativas a seguir indica uma
explicação correta para o fato?
(A) A resistência elétrica do corpo do pássaro é
praticamente nula.
(B) O corpo do passarinho é um bom condutor de
corrente elétrica.
(C) A corrente elétrica que circula nos fios de alta
tensão é muito baixa.
(D) A diferença de potencial elétrico entre os dois
pontos de apoio do pássaro no fio (pontos A e B)
é muito elevada.
(E) A diferença de potencial elétrico entre os dois
pontos de apoio do pássaro no fio (pontos A e B)
é quase nula.
14) Uma lâmpada possui uma resistência elétrica
de 27,5 Ω.
(A) que corrente elétrica atravessa essa lâmpada
quando submetida a uma ddp de 110 V?
(B) quantos elétrons passam pela lâmpada em 1
s? (Dado: carga do elétron = 1,6.10-19 C)
(C) que carga passará pela lâmpada se ela
permanecer ligada por 1 h?
Quais são as cores que representam, da
esquerda para a direita, um resistor de
resistência igual a 320000 Ω?
(A) Laranja, vermelho, preto.
(B) Vermelho, laranja, preto.
(C) Preto, vermelho, laranja.
(D) Laranja, vermelho, amarelo.
(E) Amarelo, laranja, vermelho.
16) Nos período de estiagem em Brasília, é
comum ocorrer o choque elétrico ao se tocar a
carroceria de um carro ou a maçaneta de uma
porta em um local onde o piso é recoberto por
carpete. Centelhas ou faíscas elétricas saltam
entre os dedos das pessoas e esses objetos.
Uma faísca elétrica ocorre entre dois corpos
isolados no ar, separados por uma diferença de
potencial elétrico entre eles atinge, em média,
10000 V.
Com o auxílio do texto, é CORRETO afirmar que
(A) O choque elétrico é sentido por uma pessoa
devido à passagem de corrente elétrica pelo seu
corpo.
(B) Os choques elétricos referidos no texto são
perigosos porque são provenientes de cargas
estáticas que acumulam grande quantidade de
energia.
(C) O processo de eletrização por indução é o
principal responsável pelo surgimento do
fenômeno descrito no texto.
(D) O ar em uma região onde existe um campo
elétrico uniforme de intensidade superior a 10000
V/cm é um péssimo condutor de eletricidade.
(E) O valor absoluto do potencial elétrico da
carroceria de um carro diminui devido ao
armazenamento de cargas eletrostáticas.
17) A tabela indica os valores de corrente elétrica
e seus respectivos efeitos em seres humanos.
A resistência elétrica de uma pessoa varia de
1000 Ω a 500000 Ω, dependendo das condições
(umidade, salinidade, etc) no local de contato
elétrico. Considere que uma pessoa com
resistência elétrica de 100000 Ω leva um choque
em rede elétrica de 120 V. A sensação produzida
pela corrente na pessoa é
(A) perceptível, mas indolor.
(B) dor sem espasmo.
(C) espasmo sem perda do controle muscular.
(D) perda do controle muscular sem ser fatal.
•
Segunda Lei de Ohm
18) A resistência elétrica de fios metálicos,
condutores, depende de vários fatores dentre os
quais a temperatura, o material de que é feito o
fio, o seu comprimento, a sua espessura. De dois
fios feitos de mesmo material, à mesma
temperatura, apresenta maior resistência elétrica
o de
(A) maior comprimento e maior área
transversal.
(B) menor comprimento e menor área
transversal.
(C) menor comprimento e maior área
transversal.
(D) maior comprimento e menor área
transversal.
de seção
de seção
de seção
20) Complete.
(A) Quando a corrente elétrica atravessa um
condutor, ocorre a transformação de energia
elétrica em energia _____________, devido à
colisão dos elétrons ____________ com os
átomos do condutor. Esse fenômeno é
denominado
efeito
térmico
ou
efeito
_____________. Em virtude das colisões, os
átomos do condutor passam a vibrar mais
_________________ e, em consequência, ocorre
a ______________ da temperatura
do condutor.
(B) A resistividade dos metais puros aumenta
com o aumento da temperatura. Por isso, a
resistência elétrica de resistores contituídos de
metais puros também ________________ com a
temperatura. Com o aquecimento, ocorre um
____________ do estado de vibração das
partículas que constituem o condutor e isso
dificulta a passagem da corrente elétrica. Por
outro lado, o aquecimento provoca um aumento
do número de elétros livres, responsáveis pela
___________ _____________. Mas, para os
metais puros, o primeiro efeito (aumento do
estado de vibração das partículas do condutor)
predomina sobre o segundo ( aumento do
número de elétrons livres). Existem ligas
metálicas para as quais os dois efeitos
praticamente compensam. Consequentemente,
para tais ligas, a ________________ elétrica
praticamente não varia com a temperatura. É o
caso da manganina e do constantan, que são
ligas de cobre, níquel e manganês, utilizadas
para a construção de resistores. Para o grafite, o
segundo efeito predomina sobre o primeiro e,
portanto, sua resistividade diminui com o
aumento da temperatura.
21) Um fio condutor de determinado material tem
resistência elétrica igual a 30 Ω. Qual será a
resistência elétrica de outro fio de mesmo
material com o dobro do comprimento e o triplo
da área da seção transversal do primeiro?
de seção
22) Sabe-se que a resistência elétrica de um fio
cilíndrico é diretamente proporcional ao seu
comprimento e inversamente proporcional à área
de sua seção transversal.
19) Um condutor de secção transversal constante
e comprimento L tem resistência elétrica.
Cortando-se o fio pela metade, sua resistência
elétrica será igual a
(A) O que acontece com a resistência do fio
quando triplicamos o seu comprimento?
(B) O que acontece com a resistência do fio
quando duplicamos o seu raio?
(A) 2R.
(B) R/2.
(C) R/4.
(D) 4R.
(E) R/3.
23) Um fio de cobre tem comprimento de 120 m e
a área de sua seção transversal é de 0,50 mm².
Sabendo que a resistividade do cobre a 0ºC é de
1,72.10-2 Ω.mm²/m, determine a resistência
elétrica do fio a 0ºC.
24) Têm-se cinco fios condutores F1, F2, F3, F4 e
F5, de mesmo material e à mesma temperatura.
Os fios apresentam comprimento e área de
seção transversal dados pela tabela:
Sendo R a resistêncial elétrica de F1, é correto
afirma que F2, F3, F4 e F5 têm resistências
elétricas, respectivamente,
(A) 2R; 2R; R/2; R.
(B) 2R; R/2; 2R; 4R.
(C) 2R; R/2; 2R; R.
(D) R/2; 2R; 2R; R.
(E) R; 2R; R/2; 4R.
25) Um condutor elétrico tem comprimento L,
diâmetro d e resistência elérica R. Se
duplicarmos seu comprimento e diâmetro, sua
nova resistência elétrica passará a ser
(A) R.
(B) 2R.
(C) R/2.
(D) 4R.
(E) R/4.
26) Um fio de chumbo tem resistividade que é
oito vezes maior que aquela do alumínio. O fio de
chumbo tem um comprimento de 1,0 m e raio de
0,01 m. O fio de alumínio tem comprimento de
3,0 m e raio de 2,0 cm. Qual é a razão entre a
resistência do fio de chumbo e a do fio de
alumínio?
(A) 1/3.
(B) 32/3.
(C) 4/3.
(D) 8/3.
(E) nenhuma das anteriores.
27) A linha de transmissão que leva energia
elétrica da caixa de relógio até uma residência
consiste de dois fios de cobre com 10,0 m de
comprimento e secção reta com área 4,0 mm²
cada um. Considerando que a resistividade
elétrica do cobre é ρ = 1,6.10-8 Ω.m, calcule a
resistência elétrica de cada fio desse trecho do
circuito.
28) A resistência elétrica de um fio é determinada
por suas dimensões e pelas propriedades
estruturais do material. A condutividade (σ
σ)
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
a sua respectiva resistividade em temperatura
ambiente.
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
RESPOSTAS
1) Sim
2) A
3) 2000 Ω.
4) C
5) D
6) (A) sim
7) C
8) (A) não
9) (A) 20 Ω
10) B
11) 320 mA
12) B
13) E
14) (A) 4 A
15) D
16) A
17) A
18) D
19) B
20)
21) 20 Ω
22) (A) 3R
23) 4,128 Ω
24) C
25) C
26) B
27) 0,04 Ω
28) E
(B) 25 Ω
(C) 5 Ω
(B) 12,5 A
(C) 40 V
(B) 6,4.10-19 C
(B) R/4
(C) 14400 C