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potëncia eletrica semi ufu

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1. Um fabricante projetou resistores para utilizar em uma lâmpada de resistência L. Cada um
deles deveria ter resistência R. Após a fabricação, ele notou que alguns deles foram projetados
erroneamente, de forma que cada um deles possui uma resistência RD  R 2. Tendo em vista
que a lâmpada queimará se for percorrida por uma corrente elétrica superior a V (R  L), em
qual(is) dos circuitos a lâmpada queimará?
a) 1, apenas.
b) 2, apenas.
c) 1 e 3, apenas.
d) 2 e 3, apenas.
e) 1, 2 e 3.
2. Um potenciômetro foi construído utilizando-se dois fios resistivos ôhmicos, paralelos, de
mesmo comprimento e mesma resistência elétrica. Os fios são tocados por um contato móvel,
de resistência desprezível, que desliza perpendicularmente aos fios, tornando todo o conjunto
um potenciômetro.
Este potenciômetro está ligado a um gerador de 100 V e a um amperímetro, ambos ideais.
Quando o contato móvel do potenciômetro se encontra na posição indicada na figura, o
amperímetro indica a passagem de uma corrente elétrica de 5 A.
Individualmente, cada um dos fios resistivos que constituem o potenciômetro apresenta, entre
seus extremos, a resistência elétrica de
a) 80 .
b) 40 .
c) 20 .
d) 100 .
e) 60 .
3. Na maioria dos peixes elétricos as descargas são produzidas por órgãos elétricos
constituídos por células, chamadas eletroplacas, empilhadas em colunas. Suponha que cada
eletroplaca se comporte como um gerador ideal.
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Suponha que o sistema elétrico de um poraquê, peixe elétrico de água doce, seja constituído
de uma coluna com 5.000 eletroplacas associadas em série, produzindo uma força
eletromotriz total de 600 V.
Considere que uma raia-torpedo, que vive na água do mar, possua um sistema elétrico
formado por uma associação em paralelo de várias colunas, cada uma com 750 eletroplacas
iguais às do poraquê, ligadas em série, constituindo mais da metade da massa corporal desse
peixe.
Desconsiderando perdas internas, se em uma descarga a raia-torpedo conseguir produzir uma
corrente elétrica total de 50 A durante um curto intervalo de tempo, a potência elétrica gerada
por ela, nesse intervalo de tempo, será de
a) 3.500 W.
b) 3.000 W.
c) 2.500 W.
d) 4.500 W.
e) 4.000 W.
4. O Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) tem o objetivo de orientar o consumidor
quanto ao consumo e à eficiência energética dos principais eletrodomésticos nacionais. A
figura 1 ilustra a etiqueta de um chuveiro elétrico, apresentando a tensão nominal de
funcionamento e as potências nominal e econômica (potência máxima e mínima do chuveiro).
Em um banheiro, foram instalados esse chuveiro (C) e duas lâmpadas idênticas (L), de
valores nominais (110 V  60 W) cada, conforme a figura 2.
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a) Calcule a intensidade da corrente elétrica, em ampères, que atravessa o chuveiro e
determine a resistência elétrica, em Ω, desse chuveiro quando ele opera com sua potência
econômica.
b) Considere que as duas lâmpadas desse banheiro fiquem acesas simultaneamente por 30
minutos e que, nesse intervalo de tempo, o chuveiro permaneça ligado por 20 minutos,
operando com sua potência nominal. Admitindo que 1kWh de energia elétrica custe
R$ 0,50, calcule o gasto, em reais, gerado nos 30 minutos desse banho, devido ao
funcionamento do chuveiro e das lâmpadas.
5. O gráfico mostra a intensidade da corrente elétrica que percorre o filamento de uma
pequena lâmpada incandescente em função da diferença de potencial aplicada entre seus
terminais.
A potência elétrica dissipada pelo filamento dessa lâmpada, quando ele é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade 0,4 A, é
a) 5,00 W.
b) 0,68 W.
c) 3,20 W.
d) 0,20 W.
e) 0,80 W.
6. Observe na tabela as características de fábrica das lâmpadas L1 e L2 :
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L1
TENSÃO (V)
120
POTÊNCIA (W)
120
L2
240
144
LÂMPADA
L1 e L 2 foram associadas em paralelo a uma tensão U  120 V, conforme representado na
figura:
Nessas condições, calcule a resistência equivalente do circuito, em ohms, e o valor da potência
dissipada pela lâmpada L2 , em watts.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Na(s) questão(ões) a seguir, quando necessário, use:
- densidade da água: d  1 103 km m3
- aceleração da gravidade: g  10 m s2
3
2
1
- cos 60  sen 30 
2
2
- cos 45  sen 45 
2
- cos 30  sen 60 
7. Através da curva tempo (t)  corrente (i) de um fusível F (figura 1) pode-se determinar o
tempo necessário para que ele derreta e assim desligue o circuito onde está inserido.
A figura 2 mostra o circuito elétrico simplificado de um automóvel, composto por uma bateria
ideal de fem ε igual a 12 V, duas lâmpadas LF , cujas resistências elétricas são ôhmicas e
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iguais a 6  cada. Completam o circuito outras duas lâmpadas LM, também ôhmicas, de
resistências elétricas 3  cada, além do fusível F e da chave Ch, inicialmente aberta.
A partir do instante em que a chave Ch for fechada, observar-se-á que as duas lâmpadas LF
a) apagarão depois de 1,0 s.
b) permanecerão acesas por apenas 0,50 s.
c) terão seu brilho aumentado, mas não apagarão.
d) continuarão a brilhar com a mesma intensidade, mas não apagarão.
8. Em uma aula de laboratório de calorimetria, um aluno da Fatec precisa determinar o calor
específico de um material desconhecido de massa 1,0 kg. Para isso, ele usa, por 1min, um
forno elétrico que opera em 220 V e 10 A. Após decorrido esse tempo, ele observa uma
variação de temperatura de 220 C.
Considerando que o forno funciona de acordo com as características apresentadas, podemos
afirmar que o calor específico determinado, em J kg  K, foi de
Lembre que:
Q  m  c  Δθ
a) 4,2  103
b) 8,4  102
c) 6,0  102
d) 4,9  102
e) 1,5  102
9. Dona Marize, numa noite fria de inverno, resolveu fazer café. Entretanto, percebeu que não
havia água para fazer o café. Dona Marize teve uma ideia, pegou cubos de gelo do congelador
de massa total 1,5 kg a 8 C e com o calor fornecido por um ebulidor, transformou-os em
água a 90 C, num intervalo de tempo de 700 s. O ebulidor foi ligado a uma fonte de tensão
contínua de 150 V. Determine o valor da resistência elétrica do ebulidor em ohms, supondo
que 60% da potência elétrica dissipada no resistor seja aproveitada para a realização do café.
a) 2,26
b) 4,45
c) 6,63
d) 8,62
e) 10,40
10. Um aquecedor elétrico de potência constante P  2100 W foi utilizado para transferir
energia para uma massa de água na forma de gelo de valor m  200 g, cuja temperatura inicial
era T0  0 C. Essa massa de gelo está colocada num recipiente de capacidade térmica
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desprezível e, por hipótese, toda a energia fornecida pelo aquecedor foi transferida sem perdas
para o gelo. Os calores específicos de gelo e água líquida são cgelo  0,5 cal g C e
cágua  1,0 cal g C, e podem ser supostos constantes na faixa de temperatura considerada.
Além disso, os calores de fusão do gelo e ebulição da água são Lfusão  80 cal g e
Lebulição  540 cal g. Sabe-se que o aquecedor forneceu uma energia total de valor Q  84 kJ.
Se necessário, use a conversão 1cal  4,2 J. O sistema está ao nível do mar, sujeito à pressão
atmosférica usual de 1atm, e onde a água evapora a 100 C e solidifica a 0 C.
a) Determine a temperatura final Tf da massa de água após a transferência de energia.
b) Determine o intervalo de tempo Δt em que o aquecedor ficou ligado.
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[D]
Cálculo das correntes elétricas sobre a lâmpada:
No circuito 1:
V
V  RD  RD  L  i1  i1 
R
2 L
2
V
 i1 
RL
No circuito 2:
𝑅𝐷 ⋅ 𝑅𝐷
𝑉
𝑉=(
+ 𝐿) 𝑖2 ⇒ 𝑖2 =
𝑅
𝑅𝐷 + 𝑅𝐷
2 +𝐿
2
𝑉
∴ 𝑖2 =
𝑅
+𝐿
4
No circuito 3:
𝑉 = (𝑅𝐷 + 𝐿)𝑖3
𝑉
∴ 𝑖3 =
𝑅
+𝐿
2
Portanto, a corrente do circuito 1 é a única que não ultrapassa o limite da lâmpada, que queima
para os circuitos 2 e 3.
Resposta da questão 2:
[A]
Usando a Primeira Lei de Ohm podemos determinar a metade da resistência equivalente
(R'eq ) do circuito devido a ligação estar no meio dos condutores resistivos.
𝑈 = 𝑅′𝑒𝑞 ⋅ 𝑖 ⇒ 𝑅′𝑒𝑞 =
𝑈
𝑖
=
100 𝑉
5𝐴
∴ 𝑅′𝑒𝑞 = 20 𝛺
𝑅𝑒𝑞 = 2 ⋅ 𝑅′𝑒𝑞 = 2 ⋅ 20 𝛺 ∴ 𝑅𝑒𝑞 = 40 𝛺
Para a associação de resistores em paralelo, quando os resistores são idênticos, o resistor
equivalente é o valor de um resistor dividido pelo número de resistores iguais, assim, cada
condutor resistivo tem o valor de:
𝑅
𝑅𝑒𝑞 = ⇒ 𝑅 = 2 ⋅ 𝑅𝑒𝑞 = 2 ⋅ 40 𝛺 ∴ 𝑅 = 80 𝛺
2
Resposta da questão 3:
[D]
Do sistema elétrico do poraquê, podemos determinar a ddp de uma única eletroplaca:
5000 ⋅ 𝑈 = 600 ⇒ 𝑈 = 0,12 𝑉
Logo, a raia-torpedo terá uma força eletromotriz total de:
𝜀 = 0,12 ⋅ 750 ⇒ 𝜀 = 90 𝑉
Portanto, a potência elétrica gerada por ela é de:
𝑃 = 𝜀 ⋅ 𝑖 = 90 ⋅ 50
∴ 𝑃 = 4500 𝑊
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Resposta da questão 4:
a) Com o chuveiro operando em potência econômica, temos:
𝑃𝐸 = 𝑈 ⋅ 𝑖𝐸
2200 = 200 ⋅ 𝑖𝐸
∴ 𝑖𝐸 = 10 𝐴
𝑈2
𝑃𝐸 =
𝑅𝐸
2202
2200 =
𝑅𝐸
∴ 𝑅𝐸 = 22 𝛺
b) Energia gasta pelas lâmpadas:
𝐸𝐿 = 2𝑃𝐿 ⋅ 𝛥𝑡𝐿 = 2 ⋅ 60 ⋅ 0,5 ⇒ 𝐸𝐿 = 60 𝑊ℎ
Energia gasta pelo chuveiro:
𝐸𝐶 = 𝑃𝐶 ⋅ 𝛥𝑡𝐶 = 6000 ⋅
1
⇒ 𝐸𝐶 = 2000 𝑊ℎ
3
Energia total gasta:
𝐸𝑇 = 2060 𝑊ℎ = 2,06 𝑘𝑊ℎ
Portanto, o custo total será de:
𝐶 = 2,06 ⋅ 0,5
∴ 𝐶 = 𝑅$ 1,03
Resposta da questão 5:
[E]
Para a corrente elétrica dada, a diferença de potencial observada no gráfico é de 2,0 V.
Assim, para a corrente elétrica e a diferença de potencial aplicadas temos:
P  Ui
onde:
P  potência elétrica dissipada em watts;
U  diferença de potencial elétrico em volts;
i  intensidade da corrente elétrica em ampères.
Logo,
P  2,0 V  0,4 A  P  0,8 W
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Resposta da questão 6:
Resistência da lâmpada L1 :
P1 
U12
U 2 1202
 R1  1 
R1
P1
120
R1  120 Ω
Resistência da lâmpada L2 :
P2 
U22
U 2 2402
 R2  2 
R2
P2
144
R1  400 Ω
Como as lâmpadas estão associadas em paralelo, a resistência equivalente será:
RR
120  400
Req  1 2 
R1  R2 120  400
 Req  92,3 Ω
Como L 2 está sob uma tensão de U  120 V, temos:
P2 
U2 1202

R2
400
 P2  36 W
Resposta da questão 7:
[A]
Corrente elétrica inicial (com a chave aberta):
ε
12
i0 

 i0  1 A
RF  RF 6  6
Com esse valor de corrente, o fusível está intacto.
Corrente elétrica final (com a chave fechada):
ε
12
i

i3A
12  6
2RF / /2RM
12  6
Portanto, com esse valor de corrente, pelo gráfico, podemos concluir que o fusível irá derreter
após 1 s, apagando as lâmpadas.
Resposta da questão 8:
[C]
Da expressão do calor sensível, o calor específico é:
Q
Q  m  c  Δθ  c 
m  Δθ
A quantidade de calor do forno é obtida pelo produto da potência e o tempo.
Q  Pt
Mas a potência é dada pelo produto da tensão e a corrente elétrica:
P  Ui
Substituindo na equação anterior:
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Q  Ui t
Logo, juntando na primeira equação:
Ui t
220 V  10 A  60 s
c

m  Δθ
1kg  220 K
c  600 J kg  K  6,0  102 J kg  K
Resposta da questão 9:
[D]
Dados:
1cal  4,2 J
Calor específico da água  1cal g  K.
Calor específico do gelo  0,5 cal g  K.
Calor latente de fusão do gelo  80 cal g.
Quantidade de calor necessário para:
Aquecer o gelo a 0 C :
Q1  m  c gelo  Δθ1  1500  0,5   0  8   Q1  6000 cal
Derreter o gelo:
Q2  m  L  1500  80  Q2  120000 cal
Esquentar a água a 90 C :
Q3  m  cágua  Δθ3  1500  1  90  0   Q3  135000 cal
Logo, o calor total foi de:
QT  Q1  Q2  Q3  6000  120000  135000  QT  261000 cal
Potência necessária para o aquecimento:
Q 261000  4,2
0,6P 

 P  2610 W
Δt
700
Portanto, a resistência elétrica do ebulidor é de:
U2
U2 1502
R

R
P
2610
 R  8,62 Ω
P
Resposta da questão 10:
a) O calor total fornecido pelo aquecedor deve ser transformado para calorias para
consistência dimensional.
1 cal
Q  84 kJ 
 20 kcal  20000 cal
4,2 J
Usando o calor latente, obtemos a quantidade de calor necessária para a fusão do gelo.
Qlat  m  Lfusão  Qlat  200 g  80 cal g  Qlat  16000 cal
Assim, para o calor sensível, sobram apenas 4000 cal para aquecimento da água originada
pelo derretimento do gelo.
Qsens  m  c  ΔT
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Substituindo os valores e calculando a temperatura final, temos:
cal
Qsens  m  c  ΔT  4000 cal  200 g  1
  T  0  C
g  C
 T  20 C
b) A potência é a razão entre a energia e o tempo de acordo com a equação abaixo.
Q
P
t
Substituindo os valores de energia fornecida pelo aquecedor em joules enquanto
permaneceu ligado e sua potência, em watts, podemos calcular o tempo.
Q 84000 J
t 
 t  40 s
P 2100 W
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Resumo das questões selecionadas nesta atividade
Data de elaboração:
Nome do arquivo:
15/06/2020 às 11:34
potëncia eletrica semi ufu
Legenda:
Q/Prova = número da questão na prova
Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro®
Q/prova Q/DB
Grau/Dif.
Matéria
Fonte
Tipo
1 ............. 190002 ..... Média ............ Física............. Fuvest/2020 ......................... Múltipla escolha
2 ............. 190810 ..... Baixa ............. Física............. Famema/2020 ...................... Múltipla escolha
3 ............. 189955 ..... Baixa ............. Física............. Unesp/2020.......................... Múltipla escolha
4 ............. 190678 ..... Baixa ............. Física............. Unesp/2020.......................... Analítica
5 ............. 191072 ..... Baixa ............. Física............. Famerp/2020........................ Múltipla escolha
6 ............. 191390 ..... Baixa ............. Física............. Uerj/2020 ............................. Analítica
7 ............. 186816 ..... Baixa ............. Física............. Epcar (Afa)/2020 .................. Múltipla escolha
8 ............. 186982 ..... Baixa ............. Física............. Fatec/2019 ........................... Múltipla escolha
9 ............. 183771 ..... Média ............ Física............. Efomm/2019......................... Múltipla escolha
10 ........... 185530 ..... Baixa ............. Física............. Ufpr/2019 ............................. Analítica
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