EXERCICIO 3

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Centro Univerisita´rio de Joa˜o Pessoa - Departamento de Cieˆncias Exatas
Coordenac¸a˜o de Engenharia Civil
F´ısica Geral III
Professor: Jose´ Jacinto Cruz de Souza Turma: P4 - E Data:......./......./..........
LISTA DE EXERCI´CIO
Exerc´ıcios referentes aos temas: Corrente ele´trica, Resisteˆncia ele´trica, Energia e Poteˆncia Ele´trica.
1. Um fio de metal, de resisteˆncia R0 e comprimento l0, e´ cortado em treˆs segmentos iguais. Os
segmentos sa˜o unidos, de modo a formar um novo fio de comprimento l = l0/3. Determine a
resisteˆncia R do novo fio em func¸a˜o de R0.
2. Um fio condutor de sec¸a˜o reta circular, com um diaˆmetro na˜o uniforme, transporta uma corrente de
5A (ver Figura). O raio da sec¸a˜o reta A1 e´ 0, 4cm.
(a) Determine a densidade de corrente em A1.
(b) Se a densidade de corrente em A2 for um quarto da densidade de corrente em A1, qual e´ o raio
do condutor em A2?
3. A bateria na figura abaixo tem resisteˆncia interna desprez´ıvel. Determine (a) a corrente em cada
resistor e (b) a poteˆncia fornecida pela bateria.
4. Aplicac¸a˜o em Engenharia. Enquanto voceˆ esta´ reformando a sua garagem, voceˆ precisa emendar
temporariamente um fio de cobre de 80m de comprimento e 1, 0mm de diaˆmetro com um fio de
alumı´nio de 49m de comprimento, que tem o mesmo diaˆmetro. A corrente ma´xima nos fios e´ 2, 0A.
(a) Determine a queda de potencial em cada fio deste sistema quando a corrente e´ 2, 0A. (b)
Determine o campo ele´trico em cada fio quando a corrente e´ 2, 0A.
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5. Uma bateria do carro totalmente carregada deve ser conectada por cabos a uma bateria descarregada
de carro para carrega´-la. (a) A qual terminal a bateria descarregada voceˆ deve conectar o terminal
positivo da bateria carregada? (b) Considere que a bateria tenha uma fem de �1 = 12V , a bateria
descarregada tenha uma fem �2 = 11V , as resisteˆncias internas das baterias sejam r1 = r2 = 0, 2Ω e
a resisteˆncia dos cabos de ligac¸a˜o seja de R = 0, 010Ω. Qual sera´ a corrente de carga? (c) Qual sera´
a corrente se as baterias esta˜o conectadas de maneira incorreta?
6. Conforme os circuitos das figuras abaixo, (a) Determine a resisteˆncia equivalente entre os pontos a e
b na figura abaixo. (b) Se a queda de potencial entre os pontos a e b e´ 12,0V, determine a corrente
em cada resistor.
7. O transistor, descoberto em 1947, e´ considerado por muitos como a maior invenc¸a˜o do se´culo XX.
Componente chave nos equipamentos eletroˆnicos modernos, ele tem a capacidade de amplificar a
corrente em circuitos ele´tricos. A figura a seguir representa um circuito que conte´m um transistor
com seus treˆs terminais conectados: o coletor (c), a base (b) e o emissor (e). A passagem de corrente
entre a base e o emissor produz uma queda de tensa˜o constante Vbe = 0, 7V entre esses terminais.
(a) Qual e´ a corrente que atravessa o resistor R = 1000Ω ?
(b) O ganho do transistor e´ dado por G = icib , onde ic e´ a corrente no coletor (c) e ib e´ a corrente
na base (b). Sabendo-se que ib = 0, 3mA e que a diferenc¸a de potencial entre o po´lo positivo
da bateria e o coletor e´ igual a 3,0 V , encontre o ganho do transistor.
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8. O chuveiro ele´trico e´ amplamente utilizado em todo o pa´ıs e e´ o responsa´vel por grande parte do
consumo ele´trico residencial. A figura abaixo representa um chuveiro meta´lico em funcionamento e
seu circuito ele´trico equivalente. A tensa˜o fornecida ao chuveiro vale V = 200V e sua resisteˆncia e´
R1 = 10Ω.
(a) Suponha um chuveiro em funcionamento, pelo qual fluem 3,0 litros de a´gua por minuto, e
considere que toda a energia dissipada na resisteˆncia do chuveiro seja transferida para a a´gua.
O calor absorvido pela a´gua, nesse caso, e´ dado por Q = mc∆T onde c = 4.103J/kg o c e´ o calor
espec´ıfico da a´gua, m e´ a sua massa e ∆T e´ a variac¸a˜o de sua temperatura. Sendo a densidade
da a´gua igual a 1000kg/m3, calcule a temperatura de sa´ıda da a´gua quando a temperatura de
entrada for igual a 20oC.
(b) Considere agora que o chuveiro esteja defeituoso e que o ponto B do circuito entre em contato
com a carcac¸a meta´lica. Qual a corrente total no ramo AB do circuito se uma pessoa tocar o
chuveiro como mostra a figura? A resisteˆncia do corpo humano nessa situac¸a˜o vale R2 = 1000Ω.
9. Aplicac¸a˜o em Engenharia. A corrente medida em um circuito na casa e´ 12, 5A. Neste cicuito,
u´nico equipamento que esta´ ligado um aquecedor de ambiente que esta´ sendo utilizado para aquecer
o banheiro. Um par de fios de cobre de calibre 12 conduz a corrente do pinel de controle no pora˜o
ate´ a tomada na parede do banheiro, a uma distaˆncia de 30,0m. Voceˆ mede a tensa˜o no painel e
constata que ela exatamente 120V . Qual e´ a tensa˜o na tomada da parede no banheiro ao qual o
aquecedor esta´ ligado?
10. Para o circuito mostrado na figura, C = 6µF , � = 100V e R = 500Ω. Depois de ter estado em
contato com a por um longo tempo, o interruptor e´ girado para o cantato b. (a) Qual e´ a carga na
placa superior do capacitor logo apo´s o movimento do interruptor para o contato a? (b) Qual e´ a
corrente inicial logo apo´s o movimento do interruptor para o contato a? (c) Qual e´ a constante de
tempo deste circuito?
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Gabarito: 1) R = R0/3. 2) (a) J1 = 2, 5.10
4A/m. (b) r2 = 0, 8cm . 3) (a) I3 = 1, 58A, I2 =
0, 632A I4 = 0, 316A (b) P = 9, 47W . 4) (a) Vcobre = 3, 5V Vferro = 12V (b) Ecobre = 43.10
−3V/m
Eferro = 0, 25V/m. 5) (a) resposta conforme analise do circuito. (b) I = 20A (c) I = 460A. 6)
(a) Req1 = 6Ω Req2 = 4, 10Ω (b) I1a = 667mA I2a = 1, 33A I3a = 667mA. I1b = 1, 43A I2b = 1, 5A
I3b = 0, 86A I4b = 0, 57A I5b = I6b = 0, 75A. 7) (a) i = 0, 7mA (b) G =50. 8) (a) T = 40
oC (b)
i = 20, 2A. 9) V = 116V . 10) (a) Q = 600µC. (b) I = 0, 2A. (c) τ = 3, 0ms. (d) Q(t) = 81, 2µC.