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EXERCÍCIOS DE FENÔMENOS FISICOS E QUIMICOS E SUAS APLICAÇÕES III – LISTA 2 1. No circuito mostrado a seguir, calcule a corrente fornecida pela bateria e a corrente que circula através do resistor de 6 Ω. Resposta: 4 A e 0,5 A 2. No circuito a seguir, o amperímetro e o voltímetro são ideais. Calcule a indicação destes aparelhos. Resposta: 8 A e 84 V 3. O valor de cada resistor, no circuito representado no esquema a seguir, é de 10 Ω. Calcule a resistência equivalente entre os terminais X e Y, em ohms. Resposta: 15 4. Numa rede elétrica, submetida a uma tensão de 110 V, foi instalado um fusível de 30 A. Quantas lâmpadas de 100 W poderão ser ligadas simultaneamente nesta rede, sem risco de queimar o fusível? Resposta: 33 5. Considere o circuito a seguir. Qual é a soma das leituras no amperímetro, em A, e no voltímetro, em V, considerando ideais os instrumentos de medida. Resposta: 80 6. Queremos obter uma resistência de 3,5 Ω com resistores iguais a 1 Ω. Das associações a seguir, julgue as possíveis. 7. No circuito as lâmpadas L1, L2 e L3 são idênticas com resistências de 30 ohms cada. A força eletromotriz vale 18 V e C é uma chave que está inicialmente fechada. a) Qual a corrente que passa por L2? b) Abrindo-se a chave C, o que acontece com o brilho da lâmpada L1? Justifique. Resposta: a) 0,2 A b) 8. No circuito, cada resistência é igual a 1 kΩ, e o gerador é uma pilha de 1,5 V. Calcule a corrente total estabelecida pelo gerador. Resposta: 3 mA 9. Na associação a seguir, a intensidade de corrente i que passa pelo resistor de 14 Ω é 3 A. Calcule as leituras do amperímetro A e do voltímetro V, ambos ideais. Resposta: 2 A e 7 V 10. Um circuito e formado de duas lâmpadas L1 e L2, uma fonte de 6 V e uma resistência R, conforme desenho da figura abaixo. As lâmpadas estão acessas e funcionando em seus valores nominais (L1: 0,6 W e 3 V, L2: 0,3 W e 3 V). Calcule o valor da resistência R. Resposta: 30Ω 11. Algumas residências recebem três fios da rede de energia elétrica, sendo dois fios correspondentes às fases e o terceiro ao neutro. Os equipamentos existentes nas residências são projetados para serem ligados entre uma fase e um neutro (por exemplo, uma lâmpada) ou entre fases (por exemplo, um chuveiro). Considere o circuito abaixo, que representa, de forma muito simplificada, uma instalação elétrica residencial. As fases são representadas por fontes de tensão em corrente continua e os equipamentos, representados por resistências. Apesar de simplificado, o circuito pode dar uma ideia das consequências de uma eventual ruptura do fio neutro. Considere que todos os equipamentos estejam ligados ao mesmo tempo. a) Calcule a corrente que circula pelo chuveiro. b) Qual é o consumo de energia elétrica da residência em kWh durante quinze minutos? c) Considerando que os equipamentos se queimam quando operam com uma potência 10% acima da normal (indicada na figura), determine quais serão os equipamentos queimados caso o fio neutro se rompa no ponto A. Resposta: a) 20 A b) 1,25 kWh c) 12. Na figura, a resistência de cada resistor está expressa em ohms. Sabendo que UAB=100 V, calcule as leituras do voltímetro e do amperímetro, considerados ideais. Resposta: 40 V e 1,25 A 13. No circuito esquematizado na figura, os fios AK e BJ tem resistências desprezíveis (quando comparadas a 12 Ω) e não se tocam. a) Calcule a resistência equivalente entre A e B. b) Calcule as intensidades das correntes nos fios AK e BJ. Resposta: a) R(eq) = 4 Ω b) i(AK) = 2 A i(BJ) 29 14. O circuito testador mostrado na figura adiante ocorre em certos tipos de pilhas e é construído sobre uma folha de plástico, como mostra o diagrama. Os condutores (cinza claro) consistem em uma camada metálica de resistência desprezível, e os resistores (cinza escuro) são feitos de uma camada fina (10 μm de espessura, ou seja, 10x10-6 m) de um polímero condutor. A resistência R de um resistor está relacionada com a resistividade ρ por R=ρ(L/A) onde L é o comprimento e A é a área da seção reta perpendicular à passagem de corrente. a) Determinar o valor da resistividade ρ do polímero a partir da figura. As dimensões (em mm) estão indicadas no diagrama. b) O que acontecerá com os valores das resistências se a espessura da camada de polímero fosse reduzida à metade? Justifique sua resposta. Resposta: a) 2x10-3 Ωm b) 15. O esquema da figura mostra uma parte de um circuito elétrico de corrente continua. O amperímetro mede sempre uma corrente de 2 A e as resistências valem 1 Ω cada uma. O voltímetro está ligado em paralelo com uma das resistências. a) Calcule a leitura do voltímetro com a chave interruptora aberta. b) Calcule a leitura do voltímetro com a chave interruptora fechada. Resposta: a) 1 V b) 16. No circuito a seguir, o amperímetro A1 indica uma corrente de 200 mA. Supondo-se que todos os amperímetros sejam ideais, indique a indicação do amperímetro A2 e a resistência equivalente do circuito. Resposta: a) 1000 mA b) 6,5 Ω 17. Em meados da primeira metade do século XIX, Georg Simon Ohm formulou uma lei que relaciona três grandezas importantes no estudo da eletricidade: tensão (V), intensidade de corrente (A) e resistência (R). Baseado nesta lei, a fim de verificar se um determinado resistor ôhmico, um estudante reproduziu a experiência de Ohm, obtendo o seguinte gráfico: a) Informe se o resistor utilizado na experiência do estudante é ôhmico e, em caso afirmativo, calcule o valor de sua resistência. b) Considere esse resistor submetido a uma tensão de 9 volts, durante um intervalo de tempo de 5 minutos, e determine, em joule, a energia dissipada. c) Repetindo a experiência com diversos resistores, o estudante encontrou um conjunto de três resistores ôhmicos idênticos e os associou de duas maneiras distintas, conforme representado na figura 1. O estudante, então, imergiu cada associação em iguais quantidades água e submeteu seus terminais (X e Y) a uma mesma diferença de potencial, mantendo-a constante. Identifique, nesse caso, a associação capaz de aquecer, mais rapidamente, a água. Justifique sua resposta. Resposta: a) b) 8,1x103 J c) 18. Um resistor elétrico está imerso 0,18 Kg de água, contida num recipiente termicamente isolado. Quando o resistor é ligado por 3 minutos, a temperatura da água sobe 5 ºC. a) Com que potência média o calor (energia térmica) é transferido do resistor para a água? (Considere o calor específico da água igual a 4,2x103 J/Kg.ºC e despreze a capacidade térmica do recipiente e do resistor). b) Se, durante 3 minutos o resistor for percorrido por uma corrente constante de 3,5 A, que tensão foi aplicada em seus terminais? Resposta: a) 21 W b) 6 V 19. Uma cidade consome 1,0x108 W de potência e é alimentada por uma linha de transmissão de 1000 km de extensão, cuja voltagem, na entrada da cidade, é 100000 volts. Esta linha é constituída de cabos de alumínio cuja área da seção reta total vale A = 5,26x10-3 m2. A resistividade do alumínio é ρ = 2,63x10-8 Ωm. a) Qual a resistência dessa linha de transmissão? b) Qual a corrente total que passa pela linha de transmissão? c) Que potência é dissipada na linha? Resposta: a) 5 Ω b) 1,0x103 A c) 5,0x106 W