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Eletricidade Respostas dos exercícios ELETRICIDADE 3 Capítulo 1 1. A energia é definida como a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho. 2. Energia elétrica, mecânica, cinética, potencial, química e térmica são exemplos de formas de energia. 3. A unidade de medida empregada em energia chama-se joule e é representada pela letra J. 4. André Marie Ampère contribuiu para o estudo da corrente elétrica e sua atua- ção na eletricidade, bem como estabeleceu as leis do eletromagnetismo. Georg Simon Ohm: estudou a interação das grandezas elementares para a formação do circuito elétrico e a resistência elétrica. Capítulo 2 1. Matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no universo, desde a maior até a menor partícula existente. 2. Átomo é a menor parte em que a matéria possa ser dividida. O significado de átomo é “indivisível”. Ele é composto por núcleo, prótons, nêutrons e elétrons. 3. A molécula é constituída por vários átomos e pode ser considerada a menor parte da matéria ou a menor partícula em que se pode dividir uma substância mantendo as mesmas características originais desta substância. Pode-se citar a gota de água, que pode ser dividida até se chegar à molécula de água. 4. As reações elétricas ocorrem na camada de valência. 5. O que caracteriza um material ser bom ou mau condutor é a ligação que os elétrons do átomo desse material têm com o núcleo, ou seja, no caso do bom condutor os elétrons da última camada estão livres e, portanto, podem ser “ar- rastados” do átomo para que se movimentem no material, como é o caso do 4 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS cobre. Já os maus condutores são aqueles nos quais os elétrons estão firmemente presos ao átomo, não podendo ser liberados da última camada e, portanto, não percorrem o material, como é o caso do plástico. 6. Eletrização é o fenômeno que ocorre quando uma força externa é submetida a um material eletricamente neutro, fazendo quebrar o equilíbrio das cargas elétricas e permitindo que um átomo perca elétrons e outro ganhe, em razão do campo de força existente entre os prótons e elétrons. 7. Entre as formas de geração de energia estão a energia térmica, a energia solar, a energia mecânica e a energia magnética. 8. Entre os tipos de usinas de geração de energia elétrica estão: usina hidrelétrica, usina termoelétrica, usina nuclear e usina eólica. 9. Entre os tipos de geração de energia elétrica através de energia renovável ou limpa estão: hidrelétrica, térmica (queima de biomassa) e eólica. Capítulo 3 1. A conversão em metros será: 1 × 0,6 × 0,35 m. 2. A conversão para KW será: 2.055.000 KW. 3. O gosto em cinco dias em notação científica é: 12 × 106 w. 4. As representações dos valores são: a) 25 × 10–7 b) 56 × 10–3 c) 153,3 × 103 d) 325 × 106 e) 12,56 × 10–6 f) 1,256 × 103 ELETRICIDADE 5 5. Os valores arredondados são: a) 125,32 b) 125,33 c) 56,32 d) 845,46 e) 12,45 f) 15,24 6. Em 16,5 milissegundos, a resistência produzirá 0,2475, portanto, 0,25 J. Capítulo 4 1. D.D.P. significa diferença de potencial, também conhecida como tensão. Essa grandeza expressa o quanto um corpo está mais eletrizado do que o outro ou com potenciais diferentes, sendo capaz de impulsionar os elétrons em um con- dutor. Sua unidade de medida é o volt abreviado pelo símbolo V. 2. Caso as pontas de provas sejam invertidas, aparece um símbolo com sinal ne- gativo (–) no display. 3. A escala do multímetro utilizada para medir a tensão das pilhas e baterias é a posição de tensão contínua. 4. Antes de mudar a escala do multímetro deve-se desconectar as pontas de pro- vas. Capítulo 5 1. Corrente elétrica é o movimento ordenado dos elétrons dentro de um condutor quando um caminho é estabelecido, onde o deslocamento dos elétrons ganha velocidade mediante a força proporcionada pela fonte de tensão. 6 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 2. Intensidade da corrente elétrica é a quantidade de cargas elétricas que passa por um condutor em um período, representado pela letra I. 3. A unidade de medida da intensidade de corrente elétrica é o Ampére, represen- tado pela letra A. 4. A partir dos seguintes cálculos: =I Q t I = Intensidade da corrente elétrica Q = carga elétrica T = tempo em segundos Fórmula derivada Q = t × I Q = 2 × 0,000001 = 0,02 o valor da carga elétrica corresponde a dois microcoulombs, e Q = n × e n = números de elétrons e = carga elétrica elementar do elétron = 1,6 × 10–19 coulombs Fórmula derivada = = × = × − n Q e n 0,000002 1,6 10 n 12,5 10 elétrons 19 12 Assim, deverão passar por um condutor no intervalo de 2 segundos, em que a corrente vale 1 microampère, 12,5 × 1012 elétrons. ELETRICIDADE 7 5. Antes de se efetuar a medição de corrente elétrica no circuito, deve-se desligar o circuito a ser medido, interromper uma parte do condutor e ligar o cabo vermelho no condutor aberto mais próximo do lado positivo da bateria, bem como ligar o cabo preto na outra ponta, que ficou aberta. 6. A escala do multímetro utilizada para medir a corrente elétrica é o amperíme- tro. 7. O circuito elétrico é o caminho fechado pelo qual circula a corrente elétrica. 8. Os elementos essenciais de um circuito elétrico são: fonte geradora, consumi- dor, condutores e interruptor. 9. Interruptor é uma chave ou contato que serve como dispositivo de manobra e que abre e fecha o circuito para a passagem de corrente elétrica. Sua função é cortar o caminho da corrente elétrica. 10. No circuito em série, a intensidade da corrente é a mesma em todo o circuito, existindo apenas um caminho para ela circular e, caso ocorra uma interrupção em algum ponto, o circuito todo para de funcionar. Já no circuito em paralelo, a tensão é a mesma em todos os componentes do circuito, e a corrente tem mais de um caminho para circular. No caso da interrupção de algum dos componen- tes, o outro permanece funcionando. Capítulo 6 1. Resistência elétrica é a capacidade que um material tem de se opor à passagem da corrente elétrica. Pode-se dizer que a resistência elétrica está relacionada à mobilidade que os elétrons de um material têm de se libertar ou não do átomo para originar uma corrente elétrica quando submetido a uma diferença de po- tencial. 2. A resistência está presente nos chuveiros, nas lâmpadas halógenas, nos aque- cedores, no secador de cabelo, no ferro de solda, entre outros. 8 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 3. A unidade de medida da resistência é o ohm, abreviado pela letra Ω (ômega). 4. A escala do multímetro que deve ser usada para medir a resistência é o ohmí- metro. 5. Antes de se efetuar a medição de corrente elétrica no circuito, deve-se desligar o circuito a ser medido, medir o componente com o instrumento conectado em paralelo a ele. Esse componente deverá estar isolado; para isso, deve ser desco- nectado um dos terminais do componente para evitar que outros componentes do circuito possam interferir na leitura. 6. A segunda lei de Ohm expressa que a resistência de um condutor está direta- mente ligada ao comprimento do cabo e é inversamente proporcional à seção transversal do condutor. Além disso, existe o fator da temperatura, que influen- cia diretamente o material. 7. De acordo com o cálculo a seguir: = ρ× = × = Ω R L S R 0,0173 40 4 R 173 m A resistência oferecida é de . 8. De acordo com o cálculo a seguir: ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ρ = ρ + α×∆θ ρ = + × − ρ = + × ρ = + ρ = ρ = ρ = Ω = × = = Ω f o 1 f 0,0173 1 0,0039 60 20 f 0,0173 1 0,0039 40 f 0,0173 1 0,156 f 0,0173 1,156 f 0,0173 1,156 f 0,020 mm /m R 0,020 40 4 R 0,8 4 R 200 m 2 ELETRICIDADE 9 ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ρ = ρ + α×∆θ ρ = + × − ρ = + × ρ = + ρ = ρ = ρ = Ω = × = = Ω f o 1 f 0,0173 1 0,0039 60 20 f 0,0173 1 0,0039 40 f 0,0173 1 0,156 f 0,0173 1,156 f 0,0173 1,156 f 0,020 mm /m R 0,020 40 4 R 0,8 4 R 200 m 2 A resistência oferecida é de 200 mΩ. Capítulo 7 1. A resistência equivalente dos circuitos é: a) 350 Ω b) 510.101Ω c) 2.310 Ω Capítulo 8 1. Os tipos de resistores são: resistores ajustáveis, resistores variáveis e resistores fixos. 2. a) Esses componentes são o trimpot e o termistor (NTC ou PTC). b) O componente para ajuste manual e o componente que define a falta de luz são o potenciômetro e o LDR, respectivamente. 3. As cores dos resistores estão apresentadas a seguir: a) Marrom, verde, marrom, prata. b) Amarela, violeta, vermelha, dourada. c) Verde, azul, marrom, prata. d) Vermelha, vermelha, dourada. 10 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 4. As cores das faixas dos componentes são: • Marrom, vermelha, marrom, dourada. • Verde, azul, marrom, prata. • Marrom, preta, vermelha, prata. Capítulo 09 1. As grandezas estão calculadas a seguir: a) = × = × = V R I V 0,1 2.200 V 220 V b) = × = × = V R I V 0,0009 5.000 V 4,5 V c) = = = Ω R V I R 24 0,3 R 80 d) = = = Ω R V I R 12 0,8 R 15 ELETRICIDADE 11 e) = = = I V R I 5 150 I 0,033 f) = = = I V R I 6 200 I 0,03 2. A queda de tensão em cada resistor é: • V1= 18 V • V2= 36 V • V3= 54 V • V4= 72 V 3. A corrente em I4 é 0,2 A (I1= 66,66 mA). A queda de tensão em V1 é 3 V, e a queda de tensão em V6 é 3 V. 4. Pode-se afirmar que a corrente aumenta. 5. A tensão no resistor R2 será de 42 mV. 6. A tensão em V1 é 5 V, e a tensão em V2 é 15 V. Capítulo 10 1. O valor da máxima potência que a bateria pode fornecer a uma carga é de 4,94 W (arredondado), quando a resistência da carga for 4,1Ω. 12 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 2. O valor da resistência interna do gerador é 1,17Ω (arredondado). 3. A corrente desse circuito será de 20 A. 4. W é o símbolo da unidade de medida da potência elétrica. 5. O valor da potência do aparelho é de 1.270 w. 6. A potência dissipada no R1 é de 18 w, e a potência dissipada no R3 é de 54 w. Capítulo 11 1. Magnetismo é a capacidade que alguns materiais têm de atrair materiais como ferro, aço, entre outros. 2. Ímãs de geladeira e de alto-falantes são exemplos de ímãs artificiais. 3. De acordo com a capacidade de imantação, os materiais são classificados em paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos. 4. Na primeira experiência de Faraday, a corrente que circula pela espira com o amperímetro foi denominada corrente induzida, já que é produzida por uma força eletromotriz induzida proveniente do ímã. Em resumo, o campo magné- tico produz corrente elétrica. Na segunda experiência, a corrente induzida é proporcional ao negativo da variação do fluxo magnético em relação ao tempo, no caso em que a bobina foi energizada, gerando campo magnético que, por sua vez, gerou corrente elétrica. Em resumo, a corrente elétrica produz campo magnético. 5. Calcular a intensidade da força magnética foi um atributo de Lorentz. Perceber a influência da força contraeletromotriz foi um atributo de Lenz. ELETRICIDADE 13 6. O fluxo da indução magnética (Φ) é de 0,00077 Webers. 7. Circuito magnético é o percurso do fluxo magnético em torno do circuito mag- nético fechado, provocado pela força magnetomotriz. Capítulo 12 1. a) 1.000 Hz b) 150 Hz c) 33,33 Khz d) 400 Hz 2. a) 0,016 s b) 1 ms c) 1 µs d) 0,0025 s 3. a) 24 V (arredondado) b) 12 V (arredondado) c) 126,98 V d) 219,97 V 4. a) 16,97 Vp b) 33,95 Vp c) 67,89 Vp d) 179,63 Vp e) 311,17 Vp 14 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 5. Onde a tensão máxima é de 180 V, a tensão média é de 114,59 V. 6. A tensão eficaz na posição do fasor em 59,9°, considerando a tensão de pico igual a 180 V é 110,09 V. 7. A tensão no instante de pico é -44,76 V. Capítulo 13 1. O valor da reatância capacitiva (ohm) para um capacitor de 50 µF que opera na frequência de 60 Hz é de 53,05 Ω. 2. Um capacitor não polarizado, construído para uma tensão de trabalho de 250 V, não pode ser ligado, uma vez que o valor eficaz deve ser convertido para o valor de pico (311,17), para atender ao valor nominal de tensão do capacitor. 3. A corrente circulante no circuito é de 829,37 mA. 4. A capacitância total é de 6,875 µF. 5. A capacitância total é de 320 µF. 6. O tempo necessário é de 4,84 segundos. Capítulo 14 1. A indutância total é de 204,2 mH. 2. A indutância total é de 68,75 mH. 3. O valor da corrente é de 8 Ω. 4. O valor da tensão é de 40 Ω. ELETRICIDADE 15 5. A corrente será de 5,24 A (arredondado). 6. O valor da indutância é de 1,22 H. 7. O valor do indutor é de 254,65 mH. Capítulo 15 1. Z = 13 Ω I = 8 A Vr = 96 V Vl = 40 V φ = 37,97° 2. Z = 471 Ω Vr = 101,91 Vc = 63,36 3. A tensão na bobina, no capacitor e no resistor está indicada a seguir: Vl = 255,98 V Vc = 6,48 v Vr = 16,3 v 4. O valor da tensão da fonte é 24 V, e o valor da reatância capacitiva é 795,77 Ω. 5. O valor da corrente no resistor é 12,12 mA, e o valor da corrente no indutor é 30,32 mA. 6. O valor da impedância do circuito é 2.639,82 Ω. Capítulo 16 1. Cosseno (φ) = 0,78 Q = 1.193,22 VAR 16 RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS 2. P = 30.000 W S = 37.500 VA Q = 22.500 VAR 3. O ângulo de defasagem do transformador é de 36°. 4. S = 889 VA P = 800 W Q = 391,16 VAR Capítulo 17 1. A categoria do multímetro indicado para medições em circuitos com alto índice de transiente é a III. 2. A função de uma matriz de contatos é permitir que a montagem do protótipo possa ser feita com rapidez e que componentes possam ser substituídos, des- locados ou adicionados de acordo como a necessidade. A matriz de contatos também recebe o nome de protoboard. 3. Em uma senoide de tensão alternada, os valores que podem ser lidos são pelo osciloscópio são: pico a pico, pico, médio, eficaz, período e frequência. 4. Dois detalhes que um osciloscópio pode detectar em uma medição são: a forma de onda de um sinal de vídeos e a detecção de ruídos. 5. A finalidade do gerador de funções é simular um sinal com características se- melhantes ao sinal original no processo de manutenção ou desenvolvimento de equipamentos. 6. Os medidores de energia elétrica são instalados na etapa em que a energia elétrica é entregue à população, chamada de consumidor. ELETRICIDADE 17 7. De acordo com a classificação das tensões de trabalho, as residências se enqua- dram nas baixas tensões (BT) Capítulo 18 1. Bobina e contato são duas partes que compõem o relé. Elas trabalham desco- nectadas eletricamente, porém a ação existente do campo magnético faz com que os contatos mudem de posição. Assim, para a comutação desses contatos, é necessário que haja alimentação da bobina do relé. 2. A escala ideal do multímetro para localização de contatos é a de continuidade. 3. O contato se abre quando for aplicada tensão na bobina.
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