Exercícios Correntes Elétricas

Correntes Elétricas
étricas
Parte I
1. (Unicamp 2013) O carro elétrico é uma alternativa aos
veículos com motor a combustão interna. Qual é a
autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km h,
se a corrente elétrica empregada nesta velocidade é igual a
50 A e a carga máxima armazenada em suas baterias é
q = 75 Ah?
a) 40,0 km.
b) 62,5 km.
c) 90,0 km.
d) 160,0 km.
4. (Unicamp 2010) A experimentação é parte essencial do
método científico, e muitas vezes podemos fazer medidas
de grandezas físicas usando instrumentos extremamente
simples.
a) Usando o relógio e a régua graduada em centímetros da
figura a seguir, determine o módulo da velocidade que a
extremidade do ponteiro
o dos segundos (o mais fino)
possui no seu movimento circular uniforme.
b) Para o seu funcionamento, o relógio usa uma pilha que,
quando nova, tem a capacidade de fornecer uma carga
3
q = 2,4 Ah = 8,64×10 C. Observa-se
Observa que o relógio
funciona durante 400 dias
as até que a pilha fique
completamente descarregada. Qual é a corrente elétrica
média fornecida pela pilha?
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Atualmente há um número cada vez maior de
equipamentos elétricos portáteis e isto
sto tem levado a
grandes esforços no desenvolvimento de baterias com
maior capacidade de carga, menor volume, menor peso,
maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga,
entre outras qualidades.
2. (Unicamp 2012) Outro exemplo de desenvolvimento,
com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma bateria
de íon-lítio,
lítio, com estrutura tridimensional. Considere que
uma bateria, inicialmente descarregada, é carregada com
uma corrente média im = 3,2 A até atingir sua carga
máxima de Q = 0,8
8 Ah . O tempo gasto para carregar a
bateria é de
a) 240 minutos.
b) 90 minutos.
c) 15 minutos.
d) 4 minutos.
3. (Fuvest 2010) Medidas elétricas indicam que a superfície
terrestre tem carga elétrica total negativa de,
aproximadamente, 600.000
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
r
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
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5. (Fuvest 2009) Com o objetivo de criar novas partículas, a
partir de colisões entre prótons, está sendo desenvolvido,
no CERN (Centro Europeu
peu de Pesquisas Nucleares), um
grande acelerador (LHC). Nele, através de um conjunto de
ímãs, feixes de prótons são mantidos em órbita circular,
com velocidades muito próximas à velocidade c da luz no
vácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos
formam
rmam uma circunferência de 27 km de comprimento,
14
onde é feito vácuo. Um desses feixes contém N = 3,0 × 10
prótons, distribuídos uniformemente ao longo dos tubos, e
12
cada próton tem uma energia cinética E de 7,0 × 10 eV. Os
prótons repassam inúmeras vezes
veze por cada ponto de sua
órbita, estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica
no interior dos tubos. Analisando a operação desse sistema,
estime:
NOTE E ADOTE:
-19
q = Carga elétrica de um próton = 1,6 × 10 C
8
c = 3,0 × 10 m/s
-19
1 eletron-volt = 1 eV = 1,6
6 × 10 J
a) A energia cinética total Ec, em joules, do conjunto de
prótons contidos no feixe.
b) A velocidade V, em km/h, de um trem de 400 toneladas
que teria uma energia cinética equivalente à energia do
conjunto de prótons contidos no feixe.
c) A corrente
rrente elétrica I, em amperes, que os prótons em
movimento estabelecem no interior do tubo onde há
vácuo.
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ATENÇÃO! Não utilize expressões envolvendo a massa do
próton, pois, como os prótons estão a velocidades próximas
à da luz, os resultados seriam incorretos.
6. (Unifesp 2007) Uma das grandezas que representa o
fluxo de elétrons que atravessa um condutor é a
intensidade da corrente elétrica, representada pela letra i.
Trata-se de uma grandeza
a) vetorial, porque a ela sempre se associa um módulo,
uma direção e um sentido.
b) escalar, porque é definida pela razão entre grandezas
escalares: carga elétrica e tempo.
c) vetorial, porque a corrente elétrica se origina da ação do
vetor campo elétrico que atua no interior do condutor.
d) escalar, porque o eletromagnetismo só pode ser descrito
por grandezas escalares.
e) vetorial, porque as intensidades das correntes que
convergem em um nó sempre se somam vetorialmente.
7. (Fgv 2006) O maior valor do campo elétrico que pode ser
aplicado a um isolante sem que ele se torne condutor é
denominado rigidez dielétrica. Em se tratando da rigidez
dielétrica do ar, nos dias em que a umidade relativa é
elevada, seu valor cai significativamente. Se duas placas
paralelas A e B imersas no ar são mantidas a uma distância
fixa e carregadas com cargas elétricas de mesma
intensidade, contudo de sinais contrários, com o ar mais
úmido, para que o dielétrico comece a conduzir
eletricidade,
a) o potencial na placa negativa deve ser menor.
b) a diferença de potencial entre A e B deve ser menor.
c) o módulo do campo elétrico na superfície das placas A ou
B deve ser maior.
d) o trabalho para mover uma carga individual de uma
placa a outra deve ser maior.
e) a força elétrica percebida por uma carga individual de
uma placa pela carga da outra placa deve ser maior.
8. (Unifesp 2005) Um condutor é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade i = 800 mA. Conhecida a
-19
carga elétrica elementar, e = 1,6 × 10 C, o número de
elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor,
por segundo, é
19
a) 8,0 × 10
20
b) 5,0 × 10
18
c) 5,0 × 10
20
d) 1,6 × 10
22
e) 1,6 × 10
9. (Unifesp 2002) Num livro de eletricidade você encontra
três informações: a primeira afirma que isolantes são
corpos que não permitem a passagem da corrente elétrica;
a segunda afirma que o ar é isolante e a terceira afirma
que, em média, um raio se constitui de uma descarga
elétrica correspondente a uma corrente de 10000 amperes
que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de 20
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coulombs. Pode-se concluir que essas três informações são
a) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma
descarga elétrica é de 0,002 .
b) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma
descarga elétrica é de 2,0 s.
c) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma
descarga elétrica é de 0,002 s.
d) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma
descarga elétrica é de 2,0 s.
e) conflitantes, e que não é possível avaliar o intervalo de
tempo médio de uma descarga elétrica.
10. (Fuvest 2001) Dispõe-se de uma lâmpada decorativa
especial L, cuja curva característica, fornecida pelo manual
do fabricante, é apresentada abaixo. Deseja-se ligar essa
lâmpada, em série com uma resistência R=2,0Ù, a uma
fonte de tensão V0, como no circuito a seguir. Por
precaução, a potência dissipada na lâmpada deve ser igual
à potência dissipada no resistor.
Para as condições acima,
a) Represente a curva característica I × V do resistor, no
próprio gráfico fornecido pelo fabricante, identificando-a
com a letra R.
b) Determine, utilizando o gráfico, a corrente I, em
amperes, para que a potência dissipada na lâmpada e no
resistor sejam iguais.
c) Determine a tensão V0, em volts, que a fonte deve
fornecer.
d) Determine a potência P, em watts, que a lâmpada
dissipará nessas condições.
11. (Unicamp 1997) A figura a seguir mostra como se pode
dar um banho de prata em objetos, como por exemplo em
talheres. O dispositivo consiste de uma barra de prata e do
objeto que se quer banhar imersos em uma solução
condutora de eletricidade. Considere que uma corrente de
6,0 A passa pelo circuito e que cada Coulomb de carga
transporta aproximadamente 1,1 mg de prata.
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2. (Ufmg 2000) As figuras mostram uma mesma lâmpada
em duas situações diferentes: em I, a lâmpada é ligada a
uma única pilha de 1,5 V; em II, ela é ligada a duas pilhas de
1,5 V cada, associadas em série.
a) Calcule a carga que passa nos eletrodos em uma hora.
b) Determine quantos gramas de prata são depositados
sobre o objeto da figura em um banho de 20 minutos.
12. (Ita 1997) A casa de um certo professor de Física do
ITA, em São José dos Campos, têm dois chuveiros elétricos
que consomem 4,5kW cada um. Ele quer trocar o disjuntor
geral da caixa de força por um que permita o
funcionamento dos dois chuveiros simultaneamente com
um aquecedor elétrico (1,2kW), um ferro elétrico (1,1kW) e
7 lâmpadas comuns (incandescentes) de 100W.
Disjuntores são classificados pela corrente máxima que
permitem passar. Considerando que a tensão da cidade
seja de 220V, o disjuntor de menor corrente máxima que
permitirá o consumo desejado é então de:
a) 30 A
b) 40 A
c) 50 A
d) 60 A
e) 80 A
Parte II
1. (Ufmg 2006) Um amperímetro pode ser utilizado para
medir a resistência elétrica de resistores. Para isso, montase o circuito mostrado nesta figura:
Nesse circuito, o amperímetro é ligado a uma bateria de
1,50 V e a uma resistência variável R. Inicialmente, os
terminais P e Q - indicados na figura - são conectados um
ao outro. Nessa situação, a resistência variável é ajustada
-3
de forma que a corrente no circuito seja de 1,0 × 10 A.
Guilherme utiliza esse circuito para medir a resistência R'
de um certo componente. Para tanto, ele conecta esse
componente aos terminais P e Q e mede uma corrente de
-3
0,30 × 10 A. Com base nessas informações, DETERMINE o
valor da resistência R'.
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Na situação I, a corrente elétrica na lâmpada é i1 e a
diferença de potencial é V1. Na situação II, esses valores
são, respectivamente, i2 e V2.
Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que
a) i1 = i2 e V1 = V2.
b) i1 = i2 e V1 < V2.
c) i1 ≠ i2 e V1 = V2.
d) i1 ≠ i2 e V1 < V2.
3. (Ufv 2000) Um homem utilizava, para iluminar seu
quarto, uma única lâmpada que dissipa 60W de potência
quando submetida a uma diferença potencial de 110V.
Preocupado com a frequência com que "queimavam"
lâmpadas nesse quarto, o homem passou a utilizar uma
lâmpada que dissipa 100W de potência quando submetida
a 220V, e cujo filamento tem uma resistência elétrica
praticamente independente da diferença de potencial à
qual é submetida.
Das situações abaixo, a única que pode ter ocorrido, após a
substituição do tipo de lâmpada, é:
a) Houve diminuição da frequência de "queima" das
lâmpadas, mas a luminosidade do quarto e o consumo
de energia elétrica aumentaram.
b) Houve diminuição da frequência de "queima" das
lâmpadas, bem como da luminosidade do quarto e do
consumo da energia elétrica.
c) Houve aumento da frequência de "queima" das
lâmpadas, bem como da luminosidade do quarto, mas o
consumo de energia elétrica diminuiu.
d) Houve diminuição da frequência de "queima" das
lâmpadas, bem como da luminosidade do quarto, mas o
consumo de energia elétrica aumentou.
e) Houve aumento da frequência de "queima" das
lâmpadas, bem como da luminosidade do quarto e do
consumo de energia elétrica.
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