Física - Potencia Eletrica - ENEM

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Professora Célia - Física
POTÊNCIA E ENERGIA 
Vamos lembrar que quando falamos em potência, estamos nos referindo à rapidez na transformação da energia. Na Eletrodinâmica, teremos a seguinte fórmula:
Nesta mesma fórmula, podemos isolar a energia elétrica. Assim teremos: Eel = Pot . Δt
Quando não soubermos a potência de um aparelho bipolo, precisaremos da ddp (diferença de potencial ou tensão):
Pot = U . i
Já quando nos depararmos com um resistor, podemos utilizar:
P = R . i²
EXERCÍCIOS I - POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA
1) (UFRRJ) Um chuveiro, quando ligado a uma diferença de potencial constante de 110 V, desenvolve uma potência de 2.200 W. Esse mesmo chuveiro fica ligado nessa d.d.p. todos os dias durante apenas 20 minutos. Nesse caso:
a) qual é a energia, em joules, consumida pelo chuveiro durante 10 minutos?
b) se 1 kWh custa R$0,20 (vinte centavos), qual é a despesa em reais com esse chuveiro durante um mês (30 dias)?
2) Um chuveiro de resistência constante foi fabricado para funcionar em Santa Catarina, a uma diferença de potencial de 220V e potência de 6000W. Se o mesmo chuveiro for, por engano, ligado a um diferença de potencial de 110V, qual será sua nova potência?
3) (UFJF) Um computador é ligado a um no-break, que, basicamente, é um sistema armazenador de energia. Quando falta energia elétrica, o no-break entra em funcionamento, fazendo com que o computador permaneça funcionando por mais certo tempo. Determine o tempo máximo que o computador fica ligado, após faltar energia elétrica, sabendo que a potência do computador é de 500W (ou seja, 0,5 kW) e que a energia máxima do no-break é de 2 kWh.
a) 4h b) 5h c) 10h d) 0,4h e) 0,5h
4) (UFPE) Um chuveiro elétrico funciona a uma potência de 3600W. Qual o consumo mensal de energia em kwh, se ele é usado durante 15 minutos diariamente? Considere o mês com 30 dias.
a) 27 b) 25 c) 23 d) 21 e) 19
5) (Fatec) No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é 1440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V.
Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades.
Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o máximo de 
a) 5 A b) 10 A c) 15 A d) 20 A e) 25 A
6) (IFBA) Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico destinado a proteger circuitos contra a sobrecarga e o superaquecimento. Pretende-se dimensionar um disjuntor para proteger um ambiente cuja rede elétrica fornece uma tensão de 120 V e possui uma lâmpada de 60 W, um ar condicionado de 1000 W e um computador de 140 W. Este ambiente ficará mais bem protegido, considerando-se a tolerância de 30%, com um disjuntor de:
a) 30 A b) 22 A c) 20 A d) 13 A e) 10 A 
 _________________________________
Exercicio II - Carga Elétrica
1) Analise as alternativas abaixo referentes a unidades de medida:
I) A unidade de medida da carga elétrica é Coulomb.
II) A unidade de medida do campo elétrico é Newton.
III) A unidade de medida da força elétrica é Coulomb por Newton.
IV) A unidade de medida da distância é metros.
Está(ão) correta(s):
a) II, III e IV. b) I e III. c) I e IV. d) Todas estão corretas.
e) Todas estão incorretas.
2) Qual a intensidade do campo elétrico a 10 cm  de uma carga elétrica de 45 C, estando no vácuo?
a) 405⋅1013 N/C405⋅1013 N/C
b) 4,05⋅1013 N/C4,05⋅1013 N/C
c) 40,5⋅1013 N/C40,5⋅1013 N/C
d) 4,05⋅1012 N/C4,05⋅1012 N/C
e) 405⋅1010 N/C405⋅1010 N/C
3) Dizer que a carga elétrica só pode existir como múltipla de uma quantidade mínima significa dizer que a:
a) carga elétrica perdeu elétrons
b) carga elétrica ganhou elétrons.
c) carga elétrica sofreu um processo de eletrização.
d) carga elétrica é conservada.
e) carga elétrica é quantizada.
4) Duas cargas, de valor 15 C e 25 C, estão separadas a 5 metros no vácuo. Qual é o valor da força elétrica entre elas?
a) 13500⋅1011 N13500⋅1011 N
b) 1350⋅1011 N1350⋅1011 N
c) 13,5⋅1011 N13,5⋅1011 N
d) 1,35⋅1011 N1,35⋅1011 N
e) 135⋅1011 N135⋅1011 N
Estão corretas as afirmativas:
a) 1 e 2 apenas b) 2 e 3 apenas c) 1 e 3 apenas d) 1, 2 e 3
e) nenhuma.
5) Três esferas condutoras, P, Q e R, possuem cargas elétricas 5 C, -3 C e 11 C, respectivamente. Quando colocamos a esfera P em contato com a esfera Q para depois encontar a esfera R, qual será a carga final da carga P?
a) 3 C b) 11 C c) 5 C d) 6,5 C e) 6 C
6) Há três esferas metálicas: A, B e C. A está eletricamente positiva, repele B e atrai C. Portanto:
a) B está eletricamente positiva e C está eletricamente negativa.
b) B e C estão eletricamente negativas.
c) B e C estão eletricamente positivas.
d) B e C estão neutras.
e) B está eletricamente negativa e C está eletricamente positiva.
7) Se um corpo está neutro, isso significa dizer que a quantidade de prótons é igual à quantidade de elétrons.
2) A unidade de medida da carga elétrica é Newton.
3) A carga elementar ou carga do elétron tem valor de 1,6⋅10−19 C1,6⋅10−19 C, negativo para prótons e positivo para elétrons, por convenção.
Está(ão) correta(s)
a) apenas I e II. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I.
e) I, II e III.
8) Qual deve ser carga elétrica total de um corpo com 35⋅101335⋅1013 elétrons, sabendo que a carga elementar vale 1,6⋅10−191,6⋅10−19?
a) 1,6⋅10−6 C1,6⋅10−6 C b) 56⋅10−6 C56⋅10−6 C
c) 35⋅10−6 C35⋅10−6 C d) 5,6⋅10−6 C5,6⋅10−6 C
e) 3,5⋅10−6 C3,5⋅10−6 C
9) (UFRGS) Uma carga negativa Q é aproximada de uma esfera condutora isolada, eletricamente neutra. A esfera é, então, aterrada com um fio condutor. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará ________. Por outro lado, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará ________.
a) eletricamente neutra – positivamente carregada
b) eletricamente neutra – negativamente carregada
c) positivamente carregada – eletricamente neutra
d) positivamente carregada – negativamente carregada
e) negativamente carregada – positivamente carregada
10) (FGV) Deseja-se eletrizar um objeto metálico, inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma quantidade de carga negativa de 3,2 μC3,2 μC. Sabendo-se que a carga elementar vale 1,6⋅10−19 C1,6⋅10−19 C, para se conseguir a eletrização desejada, será preciso:
a) retirar do objeto 20 trilhões de prótons.
b) retirar do objeto 20 trilhões de elétrons.
c) acrescentar ao objeto 20 trilhões de elétrons.
d) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de elétrons.
e) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de prótons.
11) (Uece) Um corpo tem 2⋅10182⋅1018 elétrons e 2⋅10182⋅1018 prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, 1,6⋅10−19 C1,6⋅10−19 C, podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica de:
a) – 0,32 C b) 0,32 C c) 0,64 C d) – 0,64 C
12) (PUC-RJ) Dois bastões metálicos idênticos estão carregados com a carga de 9,0 µC9,0 µC. Eles são colocados em contato com um terceiro bastão, também idêntico aos outros dois, mas cuja carga líquida é zero. Após o contato entre eles ser estabelecido, afastam-se os três bastões. Qual é a carga líquida resultante, em µC, no terceiro bastão?
a) 3,0 b) 4,5 c) 6,0 d)9,0 e) 18
GABARITO EXERCICIO I
	1
	
	3
	
	5
	
	2
	
	4
	
	6
	
GABARITO EXERCICIO II
	1
	
	7
	
	2
	
	8
	
	3
	
	9
	
	4
	
	10
	
	5
	
	11
	
	6
	
	12
	
	
	
	
	
Respostas
Resposta Questão 1
Letra C
I) Correta.
II) Incorreta. A unidade de medida do campo elétrico é Coulomb por Newton.
III) Incorreta. A unidade de medida da força elétrica é Newton.
IV) Correta.
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Resposta Questão 2
Letra B
Encontraremos o valor do campo elétrico por meio da sua fórmula:
E=kQd2E=kQd2
Primeiramente, vamos converter: 10 cm = 0,1 m. Lembrando que k no vácuo vale 9⋅1099⋅109. Então, substituindo as informações na fórmula:
E=9⋅109⋅450,12E=9⋅109⋅450,12
E=9⋅109⋅450,01E=9⋅109⋅450,01
E=9⋅109⋅4500E=9⋅109⋅4500
E=40500⋅109E=40500⋅109
E=4,05⋅1013 N/CE=4,05⋅1013 N/C
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Resposta Questão 3
Letra E
Em razão de a carga elétrica ser quantizada, ela só pode existir como múltipla de uma quantidade mínima do módulo da carga elementar, cujo valor é de 1,6⋅10−19 C1,6⋅10−19 C.
 
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Resposta Questão 4
Letra D
Utilizando a lei de Coulomb, encontraremos o valor da carga elétrica:
F=kQ1⋅Q2d2F=kQ1⋅Q2d2
F=9⋅109⋅15⋅2552F=9⋅109⋅15⋅2552
F=9⋅109⋅37525F=9⋅109⋅37525
F=9⋅109⋅15F=9⋅109⋅15
F=135⋅109F=135⋅109
F=1,35⋅1011 NF=1,35⋅1011 N
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Resposta Questão 5
Letra E
Como houve dois processos de eletrização por contato, só conseguiremos encontrar o valor da carga P fazendo a média aritmética em cada um desses contatos.
· 1º contato: entre P e Q.
QP nova=QP+QQ2QP nova=QP+QQ2
QP nova=5+(−3)2QP nova=5+(−3)2
QP nova=5−32QP nova=5−32
QP nova=22QP nova=22
Q′P=1 CQ′P=1 C
· 2º contato: entre P e R.
QP final=Q′P+QR2QP final=Q′P+QR2
QP final=1+112QP final=1+112
QP final=122QP final=122
QP final=6 CQP final=6 C
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Resposta Questão 6
Letra A
Como a esfera A está positiva e repele a esfera B, a esfera B só pode estar positiva. Além disso, como a esfera A atrai a esfera C, a esfera C está negativa.
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Resposta Questão 7
Letra D
1) Correta.
2) Falsa. A unidade de medida da carga elétrica é o Coulomb.
3) Falsa. A carga elementar ou carga do elétron tem valor de 1,6⋅10−19 C1,6⋅10−19 C, positivo para prótons e negativo para elétrons, por convenção.
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Resposta Questão 8
Letra B
Descobriremos a quantidade de carga elétrica total por meio da fórmula de carga elétrica que envolve a quantidade de elétrons e a carga elementar:
Q=n⋅eQ=n⋅e
Q=35⋅1013⋅1,6⋅10−19Q=35⋅1013⋅1,6⋅10−19
Q=35⋅1,6⋅1013⋅10−19Q=35⋅1,6⋅1013⋅10−19
Q=56⋅1013−19Q=56⋅1013−19
Q=56⋅10−6 CQ=56⋅10−6 C
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Resposta Questão 9
Letra A
Se a carga Q for afastada para bem longe enquanto a esfera está aterrada, e, a seguir, for desfeito o aterramento, a esfera ficará eletricamente neutra, se primeiramente o aterramento for desfeito e, depois, a carga Q for afastada, a esfera ficará positivamente carregada.
Isso ocorre porque quando aproximamos uma carga negativa de uma esfera condutora neutra, dentro da esfera os elétrons serão repelidos pela carga negativa e ficarão acumulados na região mais afastada da carga. Já na região mais próxima da carga haverá uma deficiência de elétrons.
No primeiro caso, se aterrarmos a esfera enquanto a carga é afastada, isso fará com que a esfera retorne à sua condição neutra. Já no segundo caso, como ocorre o afastamento da carga só depois de o aterramento ser desfeito, o excesso de cargas negativas acumuladas na extremidade externa da esfera fluirá para a Terra, deixando a esfera positiva.
Resposta Questão 10
Letra C
Para tornar o corpo eletricamente negativo, precisamos adicionar certa quantidade de carga no corpo. Para determinar isso, usaremos a fórmula da carga elétrica:
Q=n⋅eQ=n⋅e
3,2⋅10−6=n⋅1,6⋅10−193,2⋅10−6=n⋅1,6⋅10−19
n=3,2⋅10−61,6⋅10−19  n=3,2⋅10−61,6⋅10−19  
n=2⋅1013n=2⋅1013
n=20⋅1012n=20⋅1012
n = 20  trilhões de elétrons
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Resposta Questão 11
Letra B
Como a carga elementar vale  ±1,6⋅10−19 C±1,6⋅10−19 C, a carga dos prótons é:
QP=4⋅1018⋅1,6⋅10−19QP=4⋅1018⋅1,6⋅10−19
QP=0,64 CQP=0,64 C
E a carga dos elétrons:
QE=2⋅1018∗(−1,6⋅10−19 C)QE=2⋅1018∗(−1,6⋅10−19 C)
QE=−0,32 CQE=−0,32 C
Logo:
Q=QP+QEQ=QP+QE
Q=0,64−0,32Q=0,64−0,32
Q=0,32 CQ=0,32 C
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Resposta Questão 12
Letra C
Na eletrização por contato, se os corpos são idênticos, encontraremos a carga fazendo a média aritmética entre as três cargas:
Qnova=Q1+Q2+Q33Qnova=Q1+Q2+Q33
Qnova=9µC+9µC+03Qnova=9µC+9µC+03
Qnova=18µC3Qnova=18µC3
Qnova=6 µC