Geradores Parte I 1. (Uftm 2012) Quando uma bateria, sem resistência interna, de tensão igual a 10 V é conectada a um farolete de corrente contínua, o farolete consome uma potência de 100 W. Desprezando possíveis perdas na fiação, determine, para o menor gerador (o que desenvolve potência máxima) capaz de manter o farolete aceso, a sua a) força eletromotriz. b) resistência interna. 2. (Ufmg 2009) Observe este circuito, constituído de três resistores de mesma resistência R; um amperímetro A; uma bateria ε ; e um interruptor S: com resistência elétrica interna r = 2Ù. Considerando a tensão V(CD) = 10V entre os pontos C e D, calcule os itens a seguir. a) Resistência equivalente entre os pontos A e G. b) Corrente que a fonte fornece ao circuito. c) Força eletromotriz å da fonte. d) Potência dissipada pela resistência interna da fonte. 5. (Pucmg 1999) Uma fonte comprada como sendo uma fonte de 12V foi ligada de acordo com os circuitos I e II, mostrados a seguir. Sendo todos os resistores utilizados iguais, foi medida uma corrente de 0,33 amperes com o circuito I e uma corrente de 0,25 amperes para o circuito II, pelos amperímetros representados nos circuitos. Considere que a resistência interna da bateria e a do amperímetro são desprezíveis e que os resistores são ôhmicos. Com o interruptor S inicialmente desligado, observa-se que o amperímetro indica uma corrente elétrica I. Com base nessas informações, é correto afirmar que, quando o interruptor S é ligado, o amperímetro passa a indicar uma corrente elétrica: 2l a) . 3 l b) . 2 c) 2l. d) 3l. 3. (G1 - cftmg 2007) A figura representa o modo como um estudante colocou quatro pilhas novas em sua lanterna. A opção que contém as informações compatíveis com os circuitos e os dados fornecidos é: a) a resistência tem o valor de 24 ohms e a resistência interna é nula. b) a resistência tem o valor de 24 ohms e a resistência interna é 12 ohms. c) a resistência tem o valor de 48 ohms e a resistência interna é nula. d) a resistência tem o valor de 48 ohms e a resistência interna é 12 ohms. e) a resistência não pode ser determinada com os dados fornecidos. 6. (Pucmg 1997) Em certo aparelho elétrico encontra-se a seguinte indicação: 1800 CALORIAS/MINUTO. A respeito dessa informação, são feitas três afirmativas: Dado: 1 cal = 4 J Nessa situação, é correto afirmar que ( ) a lâmpada irá queimar. ( ) a lanterna não irá acender. ( ) as pilhas durarão pouco tempo. ( ) a luz emitida terá um brilho forte. I. A indicação mostra a força eletromotriz do aparelho. II. A indicação corresponde a uma potência de 120 watts. III. A indicação sugere que a corrente elétrica que circula na resistência do aparelho é de 15 amperes, quando ligado a uma ddp de 120 volts. 4. (Ufla 2003) O circuito elétrico mostrado a seguir é alimentado por uma fonte de força eletromotriz (fem) å Assinale: www.soexatas.com Página 1 a) se todas as afirmativas estiverem corretas. b) se todas as afirmativas estiverem incorretas. c) se apenas as afirmativas I e II estiverem incorretas. d) se apenas as afirmativas I e III estiverem incorretas. e) se apenas as afirmativas II e III estiverem incorretas. b) Utilizando os eixos abaixo, faça o gráfico de V em função de I. Parte II 1. (Ita 2013) O experimento mostrado na figura foi montado para elevar a temperatura de certo líquido no menor tempo possível, despendendo uma quantidade de calor Q. Na figura, G é um gerador de força eletromotriz ε, com resistência elétrica interna r, e R é a resistência externa submersa no líquido. c) Determine a força eletromotriz ε e a resistência interna r da bateria. Note e adote: Um reostato é um resistor de resistência variável; Ignore efeitos resistivos dos fios de ligação do circuito. Desconsiderando trocas de calor entre o líquido e o meio externo, a) Determine o valor de R e da corrente i em função de ε e da potência elétrica P fornecida pelo gerador nas condições impostas. b) Represente graficamente a equação característica do gerador, ou seja, a diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i. c) Determine o intervalo de tempo transcorrido durante o aquecimento em função de Q, i e ε. 3. (Unesp 2011) Uma espécie de peixe-elétrico da Amazônia, o Poraquê, de nome científico Electrophorous electricus, pode gerar diferenças de potencial elétrico (ddp) entre suas extremidades, de tal forma que seus choques elétricos matam ou paralisam suas presas. Aproximadamente metade do corpo desse peixe consiste de células que funcionam como eletrocélulas. Um circuito elétrico de corrente contínua, como o esquematizado na figura, simularia o circuito gerador de ddp dessa espécie. Cada eletrocélula consiste em um resistor de resistência R = 7,5Ω e de uma bateria de fem ε . 2. (Fuvest 2013) Em uma aula de laboratório, os alunos determinaram a força eletromotriz å e a resistência interna r de uma bateria. Para realizar a tarefa, montaram o circuito representado na figura abaixo e, utilizando o voltímetro, mediram a diferença de potencial V para diferentes valores da resistência R do reostato. A partir dos resultados obtidos, calcularam a corrente I no reostato e construíram a tabela apresentada logo abaixo. a) Complete a tabela abaixo com os valores da corrente I. V(V) 1,14 1,10 1,05 0,96 0,85 R( Ω ) 7,55 4,40 2,62 1,60 0,94 I(A) 0,15 0,40 0,90 www.soexatas.com Sabendo-se que, com uma ddp de 750 V entre as extremidades A e B, o peixe gera uma corrente I = 1,0A , a fem ε em cada eletrocélula, em volts, é a) 0,35. b) 0,25. c) 0,20. d) 0,15. e) 0,05. 4. (Mackenzie 2009) No laboratório de Física, um aluno observou que ao fechar a chave ch do circuito a seguir, o valor fornecido pelo voltímetro ideal passa a ser 3 vezes menor. Analisando esse fato, o aluno determinou que a resistência interna do gerador vale: Página 2 o sistema, supondo que as baterias armazenem carga de 50 A.h cada uma. c) a tensão V, em volts, que deve ser fornecida pelo gerador, para carregar as baterias em 4 h. a) 4 Ω b) 6 Ω c) 8 Ω d) 10 Ω e) 12 Ω 5. (Mackenzie 2008) Em uma experiência no laboratório de Física, observa-se, no circuito a seguir, que, estando a chave ch na posição 1, a carga elétrica do capacitor é de 24 μ C. Considerando que o gerador de tensão é ideal, ao se colocar a chave na posição 2, o amperímetro ideal medirá uma intensidade de corrente elétrica de a) 0,5 A b) 1,0 A c) 1,5 A d) 2,0 A e) 2,5 A 6. (Fuvest 2007) Em uma ilha distante, um equipamento eletrônico de monitoramento ambiental, que opera em 12 V e consome 240 W, é mantido ligado 20h por dia. A energia é fornecida por um conjunto de N baterias ideais de 12 V. Essas baterias são carregadas por um gerador a diesel, G, através de uma resistência R de 0,2 Ù. Para evitar interferência no monitoramento, o gerador é ligado durante 4h por dia, no período em que o equipamento permanece desligado. Determine a) a corrente I, em amperes, que alimenta o equipamento eletrônico C. b) o número mínimo N, de baterias, necessário para manter www.soexatas.com NOTE E ADOTE (1 ampere × 1 segundo = 1 coulomb) O parâmetro usado para caracterizar a carga de uma bateria, produto da corrente pelo tempo, é o ampere . hora (A.h). Suponha que a tensão da bateria permaneça constante até o final de sua carga. 7. (Fuvest 2006) Uma bateria possui força eletromotriz å e resistência interna R0. Para determinar essa resistência, um voltímetro foi ligado aos dois polos da bateria, obtendo-se V0 = ε (situação I). Em seguida, os terminais da bateria foram conectados a uma lâmpada. Nessas condições, a lâmpada tem resistência R = 4 Ω e o voltímetro indica VA (situação II), de tal forma que V0 / VA = 1,2. Dessa experiência, conclui-se que o valor de R0 é a) 0,8 Ω b) 0,6 Ω c) 0,4 Ω d) 0,2 Ω e) 0,1 Ω 8. (Fuvest 2004) Seis pilhas iguais, cada uma com diferença de potencial V, estão ligadas a um aparelho, com resistência elétrica R, na forma esquematizada na figura. Nessas condições, a corrente medida pelo amperímetro A, colocado na posição indicada, é igual a a) V/R b) 2V/R c) 2V/3R d) 3V/R e) 6V/R Página 3 9. (Ita 2003) Em sua aventura pela Amazônia, João porta um rádio para comunicar-se. se. Em caso de necessidade, pretende utilizar células solares de silício, capazes de converter a energia solar em energia elétrica, com 2 eficiência de 10%. Considere que cada célula tenha 10 cm de área coletora, sendo capaz de gerar uma tensão de 0,70 V, e que o fluxo de energia solar médio incidente é da 3 2 ordem de 1,0 x 10 W/m . Projete um circuito que deverá ser montado com as células solares para obter uma tensão de 2,8 V e corrente mínima de 0,35 A, necessárias para operar o rádio. 10. (Ita 2003) Um gerador de força eletromotriz e e resistência interna r = 5 R está ligado a um circuito conforme me mostra a figura. O elemento R(s) é um reostato, com resistência ajustada para que o gerador transfira máxima potência. Em um dado momento o resistor R1 é rompido, devendo a resistência do reostato ser novamente ajustada para que o gerador continue transferindo ferindo máxima potência. Determine a variação da resistência do reostato, em termos de R. 11. (Unesp 2001) O poraquê ('Electrophorus electricus') é um peixe provido de células elétricas (eletrócitos) dispostas em série, enfileiradas em sua cauda. Cada da célula tem uma fem=60mV (0,060V). Num espécime típico, esse conjunto de células é capaz de gerar tensões de até 480V, com descargas que produzem correntes elétricas de intensidade máxima de até 1,0A. a) Faça um esquema representando a associação dessas células elétricas na cauda do poraquê. Indique, nesse esquema, o número n de células elétricas que um poraquê pode ter. Justifique a sua avaliação. www.soexatas.com b) Qual a potência elétrica máxima que o poraquê é capaz de gerar? Parte III: como cai na UFJF TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: QUEST Use quando necessário: - Aceleração da gravidade g = 10m / s2 ; Densidade da água ρ = 1,0g / cm3 = 1000kg / m3 - Velocidade da luz no vácuo c = 3,0 × 108 m / s - Constante de Planck h = 6,63 × 10−34 J × s = 4,14 × 10−15 eV × s; - Constante π = 3,14 1. (Ufjf 2012) Uma bateria de automóvel tem uma força eletromotriz ε = 12V e resistência interna r desconhecida. Essa bateria é necessária para garantir o funcionamento de vários componentes elétricos embarcados em no automóvel. Na figura a seguir, é mostrado o gráfico da potência útil P em função da corrente i para essa bateria, quando ligada a um circuito elétrico externo. a) Determine a corrente de curto-circuito curto da bateria e a corrente na condição de potência útil máxima. Justifique sua resposta. b) Calcule a resistência interna r da bateria. c) Calcule a resistência R do circuito externo nas condições de potência máxima. d) Sabendo que a eficiência η de uma bateria é a razão entre tre a diferença de potencial V fornecida pela bateria ao circuito e a sua força eletromotriz ε , calcule a eficiência da bateria nas condições de potência máxima. e) Faça um gráfico que representa a curva característica da bateria. Justifique stifique sua resposta. Página 4