Tópicos de Física 3 - Parte 1-298-300

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296 UNIDADE 2 | ELETRODINÂMICA
obter a mesma intensidade luminosa, durante o 
mesmo período de tempo, é:
a) 90,00
b) 140,00
c) 200,00
d) 250,00
e) 290,00
 61. (FGV­SP) A figura a seguir ilustra, esquematica­
mente, o dispositivo utilizado para regular a ilu­
minação em quarto de criança.
R
e
p
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G
V
Uma lâmpada de incandescência de 60 W é li­
gada a uma tomada, em cujos terminais há 
uma diferença de potencial constante V
1
 2 V
2
, 
por intermédio de um condutor metálico JK 
com a forma de um arco de circunferência de 
908 de centro em O. O circuito se fecha por meio 
do cursor OC. Quando a extremidade C do cur­
sor é conectada em J, a lâmpada acende com 
seu brilho normal; quando é levada até o pon­
to L, a lâmpada apaga. O brilho da lâmpada 
pode ser regulado conectando a extremidade 
C do cursor a qualquer ponto do condutor cir­
cular entre J e K.
A resistência do condutor JK é três vezes maior 
que a resistência da lâmpada. Já as resistências 
do cursor e dos demais fios de ligação são des­
prezíveis.
Considerando constante a resistência da lâmpa­
da, quando o cursor OC for colocado na posição 
em que forma 308 com a direção OJ, podemos 
estimar que o brilho da lâmpada de 60 W será 
equivalente ao de uma lâmpada de:
a) 40 W
b) 30 W
c) 20 W
d) 15 W
e) 10 W
 62. (Famerp­SP) Uma lâmpada incandescente de 
especificações técnicas 40 V 2 25 W estabelecida 
pelo fabricante, queima se for submetida a ten­
sões acima da especificada. Conforme a figura, 
essa lâmpada será instalada a um soquete ligado 
em série com o resistor R e com outros resistores 
que serão conectados entre os pontos A e B for­
mando um circuito que será submetido a uma 
diferença de potencial de 100 V.
Considerando que os fios e as conexões utilizados 
nesse circuito tenham resistências desprezíveis:
a) determine a quantidade de carga elétrica, em 
coulombs, que atravessará a lâmpada se ela 
permanecer acesa, de acordo com suas espe­
cificações, durante 20 minutos;
b) indique o número máximo de resistores 
iguais, de 320 V cada um que podem ser li­
gados em paralelo entre A e B, sem que a 
lâmpada queime.
 63. (Fuvest­SP) As características de uma pilha, do 
tipo PX, estão apresentadas no quadro abaixo, tal 
como fornecidas pelo fabricante. Três dessas pi­
lhas foram colocadas para operar, em série, em 
uma lanterna que possui uma lâmpada L, com 
resistência constante RL 5 3,0 V. Por engano, 
uma das pilhas foi colocada invertida, como re­
presentado a seguir:
Pilha 
1
Pilha 
2
Pilha 
3
L
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297TÓPICO 4 | ENERGIA E POTÊNCIA ELÉTRICA
Uma pilha do tipo PX pode ser representada, em 
qualquer situação, por um circuito equivalente, 
formado por um gerador ideal de força eletromo­
triz e 5 1,5 V e uma resistência interna r
2
3
5 V, 
como representa no esquema a seguir.
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Determine:
a) a corrente I em amperes, que passa pela lâm­
pada, com a pilha 2 “invertida”, como na figura;
b) a potência P, em watts, dissipada pela lâmpa­
da com a pilha 2 “invertida”, como na figura;
c) a razão F P
P0
5 , entre a potência P dissipada 
pela lâmpada, com a pilha 2 “invertida”, e a 
potência P0, que seria dissipada, se todas as 
pilhas estivessem posicionadas corretamente.
 64. (Cesumar­PR) Um resistor é imerso em 0,8 L de 
água. Liga­se então o resistor a uma diferença 
de potencial de 120 V e verifica­se que, após 
8 minutos, a água sofreu uma variação de tem­
peratura de 108 8F. Considerando que toda a 
potência elétrica dissipada pelo resistor é total­
mente utilizada no aquecimento da água 
determine o valor da resistência elétrica, em 
ohm, desse resistor. Por conveniência, nos cál­
culos adote 1 cal 5 4,0 J.
Dados:
densidade da água 5 1 g/cm3;
calor específico da água 5 1 cal/g 8C.
 65. (Unifesp) A figura representa o esquema de uma 
panela elétrica, na qual existe uma chave seleto­
ra C que pode ser ligada em dois pontos, A e B, 
que definem qual circuito será utilizado para dis­
sipar, por Efeito Joule, a energia térmica neces­
sária para o funcionamento da panela.
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Uma pessoa deseja utilizar essa panela para ele­
var a temperatura de quatro litros de água de 
20 8C para 80 8C. Considerando que o calor espe­
cífico da água seja 4 ? 103 J/(kg ? 8C), que a densi­
dade da água seja 1 kg/L, que toda a energia tér­
mica dissipada pelos resistores seja absorvida 
pela água e, ainda, que a água não perca calor 
durante o processo, calcule:
a) o valor da razão 
P
P
A
B
, em que PA e PB são, res­
pectivamente, as potências dissipadas pelos 
resistores quando a chave C está ligada no 
ponto A e no ponto B;
b) o valor da resistência elétrica R, em ohms, para 
que se consiga produzir o aquecimento dese­
jado dessa massa de água, no intervalo de 
tempo de 10 minutos, com a chave C ligada no 
ponto A.
 66. Um circuito é construído com o objetivo de aque­
cer um recipiente adiabático que contém 4,0 litros 
de água a 20 8C. Considerando­se total a trans­
ferência de calor entre o resistor e a água, de­
termine o intervalo de tempo de operação do 
circuito da figura a seguir para que a água co­
mece a ferver.
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298 UNIDADE 2 | ELETRODINÂMICA
50 V
1,0 V
20 V 5,0 V
resistor
imerso
‡gua
Dados: 
calor específico sensível da água: 1,0 cal/g 8C;
massa específica da água: 1,0 kg/L;
temperatura necessária para ferver a água: 100 8C;
1,0 cal 5 4,0 J.
 67. Um bloco de gelo de 1 000 g e 5,0 litros de água 
estão em equilíbrio térmico.
Um circuito elétrico é montado de tal maneira 
para agir sobre esta mistura de gelo e água, pra­
ticamente sem perdas de energia.
gelo
água
33,6 V
R
O número de elétrons que deve atravessar o re­
sistor R para que todo o gelo se derreta é:
a) 1,00 ? 103
b) 6,00 ? 103
c) 1,60 ? 1019
d) 6,25 ? 1022
e) 9,00 ? 1023
Dados: 
calor específico de fusão da água 5 80 cal/g;
1 cal 5 4,2 J;
e 5 1,6 ? 10219 C.
 68. (FICSAE­SP) Por decisão da Assembleia Geral da 
Unesco, realizada em dezembro de 2013, a luz e 
as tecnologias nelas baseadas serão celebradas 
ao longo de 2015, que passará a ser referido sim­
plesmente como Ano Internacional da Luz. O tra­
balho de Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico 
(1905) foi fundamental para a ciência e a tecnologia 
do século 21. Com o intuito de homenagear o cé­
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lebre cientista, um eletricista elabora um inusita­
do aquecedor conforme mostra a figura abaixo:
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IC
S
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Esse aquecedor será submetido a uma tensão 
elétrica de 120 V, entre seus terminais A e B, e 
será utilizado, totalmente imerso, para aquecer a 
água que enche completamente um aquário de 
dimensões 30 cm 3 50 cm 3 80 cm. Desprezando 
qualquer tipo de perda, supondo constante a pre­
sença do aquecedor e considerando que a distri­
buição de calor para a água se dê de maneira 
uniforme, determine após quantas horas de fun­
cionamento, aproximadamente, ele será capaz de 
provocar uma variação de temperatura de 36 8F 
na água desse aquário.
Adote:
Pressão atmosférica 5 1 atm
Densidade da água 5 1 g/cm3
Calor específico da água 5 1 cal ? g21 ? 8C21
1 cal 5 4,2 J
 5 resistor de 1 V
a) 1,88
b) 2,00
c) 2,33
d) 4,00
 69. (UFPA) A figura a seguir representa o esquema 
das resistências elétricas de um certo aparelho, 
no qual o valor de cada resistência está indicado.
R
2
 5 3 V
R
3
 5 1 VR
1
 5 2 V
R
4
 5 2 V
R
5
 5 11 V
R
6
 5 21 V
A
B
Sabendo­se que a corrente elétrica na resistência 
R2 5 3 V é de i2 5 1 A, pode­se afirmar que a 
potência elétrica dissipada no resistor R1, em 
watts,é de
a) 20 b) 30 c) 40 d) 50 e) 60
R
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