Tópicos de Física 3 - Parte 1-172-174

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170 UNIDADE 2 | ELETRODINÂMICA
Nível 1Exercícios
21. (FMJ-SP) O gráfico representa, de forma sim-
plificada, a intensidade da corrente elétrica, em 
função do tempo, resultante do fluxo de íons de 
sódio através da membrana de um axônio gi-
gante de lula, obtido em um experimento.
Considerando o valor de carga elétrica de cada 
íon igual a 1,6 ? 10219C, a quantidade de íons 
de sódio que atravessaram a membrana entre 
os instantes 0 s e 4,0 ? 1023s foi de
a) 2,5 ? 103.
b) 5,0 ? 103.
c) 7,5 ? 104.
d) 2,5 ? 105.
e) 5,0 ? 105.
Resolução:
No gráfico i 3 t, a quantidade de carga é nu-
mericamente igual à área sob o gráfico, assim:
5 5
?
Q área
b h
2
N
 
5
? ? ?
2 2
Q
4,0 10 2,0 10
2
3 13
Q 5 4,0 ? 10216 C
E.R.
Assim:
⇒5 5N
n
AL
n NAL
Da definição da intensidade média de corrente elétrica, vem:
⇒ ⇒5
D
D
5
D
5
D
i
Q
t
i
ne
t
i
NALe
t
Observe que a razão 
D
L
t
 fornece a velocidade média de deslocamento dessa 
nuvem eletrônica. Assim:
vm 5 
D
L
t
 ⇒ i 5 N A vm e
Portanto, a velocidade de deriva dos elétrons é dada por:
5 5v v
i
NAem
 22. (Olimpíada de Física de Portugal) A acumulação de 
carga elétrica nas nuvens pode provocar um relâm-
pago. De um modo geral, a parte inferior da nuvem 
adquire carga positiva, enquanto a parte superior 
adquire carga negativa. Quando o campo elétrico cria-
do por essas distribuições de carga é suficientemen-
te elevado, ocorre uma descarga abrupta entre o solo 
e a parte de baixo da nuvem, que é o relâmpago.
Admita que a dependência no tempo da intensidade 
de corrente elétrica (carga elétrica por unidade de 
tempo) durante a descarga entre a nuvem e o solo 
pode ser descrita pelo gráfico da figura a seguir.
Mostre que a carga elétrica Q liberada no relâm-
pago é igual a 5 C.
Mas,
Q 5 ne ⇒ 4,0 ? 10216 5 n ? 1,6 ? 10219 
5
?
?
2
2
n
4,0 10
1,6 10
16
19
n 5 2,5 ? 103 íons de sódio
Resposta: alternativa a.
NOTA!
A velocidade de deriva 
típica dos elétrons, no in-
terior de um condutor 
metálico, é da ordem de 
alguns milímetros por se-
gundo. Isso poderia acar-
retar questionamentos 
sobre o acendimento qua-
se instantâneo de uma 
lâmpada em um circuito. 
No Tópico 2 discutiremos 
com mais detalhes essa 
situação.
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M
J
, 
2
0
1
7
tempo
corrente
0
I
max
 = 100 kA
τ = 0,1 ms
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171TÓPICO 1 | CORRENTE ELÉTRICA
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1
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MAISDESCUBRA
 1. Vimos que alguns dos portadores de carga que formam correntes elétricas são íons positivos e negati-
vos. Prótons e elétrons são partículas que carregam essas cargas. Discuta um pouco sobre as proprie-
dades básicas de cada um, como carga e massa. Esses valores são semelhantes nas duas partículas?
 2. A transmissão de energia elétrica é feita através de correntes alternadas, porém muitos aparelhos ne-
cessitam de corrente contínua para funcionar. Como esses aparelhos são capazes de funcionar, quando 
ligados numa tomada comum de corrente alternada?
 3. Muitas vezes vemos escrito em plugues de tomada de aparelhos eletrônicos o valor ",50 – 60 Hz". O que 
isso significa? Qual é a frequência padrão utilizada no Brasil? Essa frequência é um padrão mundial?
 4. Alguns aparelhos eletrônicos possuem relógios que dependem de certas características da rede elétri-
ca para funcionar. Um exemplo desses aparelhos é o forno de micro-ondas. Qual é o mecanismo utili-
zado por eles que permite a marcação de tempo através da rede elétrica? Cite exemplos de outros 
aparelhos com o mesmo mecanismo.
B
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n
c
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 d
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 i
m
a
g
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n
s
/A
rq
u
iv
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d
it
o
ra
 23. (UFTM-MG) O gráfico a seguir representa como 
varia a intensidade de corrente que percorre um 
fio condutor, em função do tempo, e que alimen-
ta um determinado equipamento receptor.
t (s)
10
10
2
0
i (mA)
É possível, por meio desse gráfico, em uma sec-
ção transversal do condutor, calcular a
a) corrente elétrica média, que é igual a 5 amperes.
b) potência dissipada, que é igual a 100 watts.
c) diferença de potencial, que é igual a 8 volts.
d) resistência interna, que vale 1 ohm.
e) quantidade de carga elétrica, que vale 60 mC.
 24. (UFPE) O gráfico mostra a variação da corrente 
elétrica I, em amperes, num fio em função do 
tempo t, em segundos.
Qual a carga elétrica, em coulomb, que passa por 
uma seção transversal do condutor nos primeiros 
4,0 segundos?
25. A intensidade da corrente elétrica que passa por 
um condutor metálico varia com o tempo, de acor-
do com o diagrama a seguir.
t (s)
i (A)
42 6 8
0
10
Dado: carga elementar (e): 1,6 ? 10219 C.
Determine:
a) o módulo da carga elétrica total que passa por 
uma seção transversal desse condutor, nos 
8 segundos;
b) o número de elétrons que atravessa a referida 
seção, nas condições do item anterior;
c) a intensidade média de corrente elétrica nesse 
intervalo de tempo.
 26. Um fio de cobre de com secção transversal de 
área 2 mm2 é percorrido por uma corrente de 
6,8 mA. Sabendo que a densidade de cargas 
livres no fio de cobre é 8,5 ? 1028 elétrons/m3, 
calcule a velocidade de deriva, em mm/h, dos 
elétrons neste fio.
Dado: carga elementar: 1,6 ? 10219 C.
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172 UNIDADE 2 | ELETRODINÂMICA
Nível 3Exercícios
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A
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Exercícios Nível 2
 27. Um dispositivo elétrico funciona sob ação de uma 
corrente elétrica que não é constante e tampou-
co varia linearmente com o tempo. A intensidade 
de corrente que passa por esse dispositivo elétri-
co varia como mostra o gráfico. Determine a 
quantidade de carga elétrica que passa pela sec-
ção transversal do condutor que alimenta esse 
dispositivo elétrico nos primeiros 20 s.
t (s)
i (A)
10 15 20 25 30 355
0,8
0,4
 28. Ao acionar um interruptor de uma lâmpada elé-
trica, esta é acesa quase instantaneamente, em-
bora possa estar a centenas de metros de distân-
cia. Isso ocorre porque
a) a velocidade dos elétrons na corrente elétrica 
é igual à velocidade da luz.
b) os elétrons se põem em movimento quase 
imediatamente em todo o circuito, embora 
sua velocidade média seja relativamente 
baixa.
c) a velocidade dos elétrons na corrente elétrica 
é muito elevada.
d) não é necessário que os elétrons se movimen-
tem para que a lâmpada acenda.
 29. (UFCE) Um disco isolante contém 8 cargas iguais, 
conforme mostra a figura abaixo. Quando o disco 
gira em torno de O, com velocidade angular cons-
tante, a intensidade i de corrente elétrica em vir-
tude do movimento das cargas é:
1
1
1
1
11
1 1
v
q
qq
qq
qq
q
O
R
a) 
π
vq
2
b) 
π
v4 q
c) 
π
vq
16
d) 
π
vq
e) 
π
v2 q
2
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 30. (UFC-CE) Um receptor de rádio, quando em fun-
cionamento, requer de sua bateria uma corrente 
i 5 1,6 ? 1022 A. Cada vez que dois elétrons saem 
do cátodo, reagem quimicamente com o eletróli-
to, dando origem a uma molécula de nova subs-
tância. A carga do elétron vale 1,6 ? 10219 C. Quan-
tas dessas moléculas serão formadas em uma 
hora de funcionamento do rádio?
 31. (UFPE) Em uma solução iônica, N(1) 5 5,0 ? 10
15 
íons positivos, com carga individual Q(1) 5 12e, 
se deslocam para a direita a cada segundo. Por 
outro lado, N(2) 5 4,0 ? 10
16 íons negativos, com 
carga individual igual a Q(2) 5 2e, se movem em 
sentido contrário a cada segundo. Qual é a cor-
rente elétrica, em mA, na solução? 
Dado: e 5 1,6 ? 10219 C.
 32. (Unesp-SP) Um método de cobertura de superfí-
cies metálicas, usado para reduzir efeitos de cor-
rosão, e que é importante do ponto de vista in-
dustrial, é a chamada galvanização, que consiste 
em passar uma corrente elétrica através de uma 
solução líquida entre dois eletrodosde metais 
diferentes. Durante o processo, átomos são reti-
rados de um dos eletrodos e depositados no outro, 
revestindo-o com uma camada protetora do outro 
metal. Considere um caso simples em que se 
usam eletrodos de ouro e alumínio e uma solução 
aquosa de nitrato de ouro III [Au(NO3)3], gerando 
íons Au111 que são atraídos para o eletrodo de 
alumínio (polo negativo), nele sendo depositados. 
Considerando que uma corrente de 2,0 A percor-
ra a solução durante 800 s, qual é a quantidade 
de carga que atravessa a solução nesse tempo? 
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