Prévia do material em texto
Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 1 de 61 1. (Espcex (Aman) 2021) Considere o circuito elétrico ABCD abaixo, que é formado por 4 (quatro) resistores ôhmicos sendo 1 2 3 4R 0,5 ,R 1 ,R 2 ,R 4Ω Ω Ω Ω= = = = e 2 (dois) geradores ideais 1E e 2E . Sabendo que a diferença de potencial entre os terminais do resistor 1R é zero, isto é, CD(V 0)= e que o valor da ddp (diferença de potencial) de 2E 4 V= então a ddp de 1E vale: a) 1 V b) 2 V c) 5 V d) 8 V e) 10 V TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Sempre que necessário, use 3π = e 2g 10 m s .= 2. (Unicamp 2021) A diferença de potencial elétrico, U, é proporcional à corrente elétrica, i, em um trecho de um circuito elétrico resistivo, com constante de proporcionalidade dada pela resistência equivalente, eqR , no trecho do circuito. Além disso, no caso de resistores dispostos em série, a resistência equivalente é dada pela soma das resistências eq 1 2(R R R ).= + + A corrente elétrica, Bi , no trecho B do circuito abaixo é três vezes maior que a corrente elétrica no trecho A, ou seja, B Ai i 3.= Quanto vale a resistência 2BR ? a) 2,0 .Ω b) 14 .Ω c) 18 .Ω d) 66 .Ω 3. (Ita 2020) Considere o circuito da figura no qual há uma chave elétrica, um reostato linear de comprimento total de 20 cm, uma fonte de tensão V 1,5 V= e um capacitor de capacitância C 10 Fμ= conectado a um ponto intermediário do reostato, de modo a manter contato elétrico e permitir seu carregamento. A resistência R entre uma das extremidades do reostato e o ponto de contato elétrico, a uma distância x, varia segundo o gráfico abaixo. Com a chave fechada e no regime estacionário, a carga no capacitor é igual a a) 1,5 mC. b) 75 C.μ c) 75x C cm.μ d) 15x C cm.μ e) 7,5 C.μ 4. (Fmp 2020) A luminosidade da lâmpada de um equipamento é controlada por meio de duas chaves S1 e S2, como mostra o circuito abaixo. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 2 de 61 São utilizados os seguintes códigos para os estados das chaves: Código Chave S1 Chave S2 00 Desligada Desligada 01 Desligada Ligada 10 Ligada Desligada 11 Ligada Ligada A ordem crescente de luminosidade da lâmpada é dada pela seguinte sequência de estados das chaves S1 e 2S : a) 00, 01,10,11 b) 10, 00,11, 01 c) 11,10, 01, 00 d) 00,10,01,11 e) 11, 01,10, 00 5. (Esc. Naval 2020) Propõe-se a realização de um experimento no qual um resistor de 12,0 Ω está inserido dentro de um bloco de gelo a 0 C. O circuito montado está apresentado na figura abaixo. A bateria tem resistência interna desprezível, e o calor latente de fusão para o gelo é de 53,34 10 J kg. Sendo assim, qual é o valor da taxa (em g s) em que esse circuito derreterá o gelo? a) 50,570 10− b) 40,573 10− c) 30,572 10− d) 20,575 10− e) 10,578 10− 6. (Ime 2020) Um capacitor previamente carregado com energia de 4,5 J foi inserido no circuito, resultando na configuração mostrada na figura acima. No instante t 0,= a chave S é fechada e começa a circular no circuito a corrente i(t), com i(0) 2 A. Diante do exposto, ao ser alcançado o regime permanente, ou seja i(t ) 0,→ = o módulo da variação de tensão, em volts, entre os terminais capacitor desde o instante t 0= é: a) 0 b) 2 c) 3 d) 5 e) 8 7. (G1 - col. naval 2020 - Adaptada) João, em sua residência, gastava meia hora por dia tomando banho com o chuveiro na posição inverno, cuja potência é de 5.400 W. Preocupado com o gasto de energia elétrica, decide no primeiro dia do mês passar a utilizar o chuveiro por 15 minutos por dia e na posição verão, cuja potência é de 3.000 W. Ao final do mês (30 dias), qual será a economia de energia elétrica? a) 18,5 kWh b) 28,5 kWh c) 36,5 kWh Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 3 de 61 d) 48,5 kWh e) 58,5 kWh 8. (Efomm 2019) Dona Marize, numa noite fria de inverno, resolveu fazer café. Entretanto, percebeu que não havia água para fazer o café. Dona Marize teve uma ideia, pegou cubos de gelo do congelador de massa total 1,5 kg a 8 C− e com o calor fornecido por um ebulidor, transformou-os em água a 90 C, num intervalo de tempo de 700 s. O ebulidor foi ligado a uma fonte de tensão contínua de 150 V. Determine o valor da resistência elétrica do ebulidor em ohms, supondo que 60% da potência elétrica dissipada no resistor seja aproveitada para a realização do café. a) 2,26 b) 4,45 c) 6,63 d) 8,62 e) 10,40 9. (Efomm 2019) No circuito a seguir, o galvanômetro não acusa passagem de corrente. Determine o valor da corrente elétrica i no circuito. a) 4,8 A b) 4,2 A c) 3,6 A d) 3,0 A e) 2,0 A 10. (G1 - cps 2019) Quatro lâmpadas de filamento, idênticas, são conectadas a duas pilhas obedecendo ao circuito elétrico. Inicialmente, as quatro lâmpadas encontram-se acesas. Se, em dado momento, somente a lâmpada 4L tiver seu filamento rompido, apagando- se, é correto concluir que Admita que, se apenas uma dessas lâmpadas fosse ligada às duas pilhas, ela não se queimaria por sobrecarga. a) só 3L permanecerá acesa. b) só 1L e 2L permanecerão acesas. c) só 1L e 3L permanecerão acesas. d) as demais lâmpadas permanecerão acesas. e) nenhuma das lâmpadas permanecerá acesa. 11. (Efomm 2019) No laboratório de Física da EFOMM existe um galvanômetro de resistência interna 0,80 , que pode medir, sem se danificar, correntes de intensidade de até 20 mA. Tenente Rocha, professor de física da EFOMM, resolveu associar ao galvanômetro um resistor denominado shunt, para que ele se torne um miliamperímetro de fundo de escala 200 mA. Qual deverá ser o valor do shunt associado e o valor da resistência do miliamperímetro, respectivamente? a) 0,2 2,25 e 0,08 b) 0,8 10 e 0,04 c) 0,3 5 e 0,4 d) 5 e 0,01 e) 8 2 e 0,6 Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 4 de 61 12. (Fatec 2019) Um circuito eletrônico utilizado pelos alunos da FATEC possui resistores, medidos em ohm, e uma ddp de 12 V entre os pontos A B,− conforme a figura. O valor da corrente elétrica da associação de resistores no circuito apresentado na figura, em ampère, é a) 6 b) 5 c) 4 d) 3 e) 2 13. (Ime 2019) Uma fonte de tensão com tensão interna E e resistência interna intR 0,05 ,= protegida por um fusível, alimenta uma carga por meio de dois cabos com resistência linear igual a 1 km, como mostra a Figura 1. A Figura 2 mostra a aproximação da reta característica de operação do fusível utilizado na fonte. Inicialmente, a carga que consome 10 kW e opera com tensão terminal TV igual a 100 V, mas, subitamente, um curto circuito entre os cabos que alimentam a carga faz com que o fusível se rompa, abrindo o circuito. Sabendo-se que o tempo de abertura do fusível foi de 1,25 ms, a energia total dissipada nos cabos, em joules, durante o período de ocorrência do curto circuito é, aproximadamente: a) 41 b) 55 c) 73 d) 90 e) 98 14. (Ita 2019) Uma bateria composta por 50 células voltaicas em série é carregada por uma fonte de corrente contínua ideal de 220 V. Cada célula tem uma força eletromotriz de 2,30 V e resistência interna de 0,100 .Ω Sendo a corrente de carregamento de 6,00 A, indique o valor da resistência extra que deve ser inserida em série com a fonte. a) 23,0 Ωb) 36,6 Ω c) 12,5 Ω d) 5,00 Ω e) 19,2 Ω 15. (G1 - cps 2019) Morador Tempo diário em minutos Mãe 20 Pai 15 Irmã 20 Irmão 5 Ele próprio 30 Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 5 de 61 Um estudante avaliou o tempo diário do uso do chuveiro em sua casa no decorrer de trinta dias consecutivos, o que permitiu a construção do quadro. Sabendo que o chuveiro de sua casa tem potência de 2800 W, o estudante calculou que, no período avaliado, o consumo de energia em sua casa, devido ao uso do chuveiro, foi, aproximadamente, de a) 90 kWh. b) 105 kWh. c) 125 kWh. d) 140 kWh. e) 155 kWh. 16. (Mackenzie 2019) Um chuveiro elétrico apresenta as posições inverno e verão. Para a posição verão, a água sai com temperaturas mais amenas e, para a posição inverno, a água sai com temperaturas mais elevadas. Em um dia frio, para aumentar a temperatura da água, ao mudar da posição verão para inverno, o circuito elétrico no qual o chuveiro é ligado tem a) sua voltagem aumentada. b) sua voltagem diminuída. c) sua resistência elétrica aumentada. d) sua resistência elétrica diminuída. e) sua corrente elétrica diminuída. 17. (Efomm 2019) Beto, um advogado interessado em eletricidade, num sábado ensolarado, resolveu montar um circuito elétrico para sua guitarra. Ele associou um gerador de FEM ε e resistência interna r em série com um resistor R variável. A potência dissipada no resistor R, em função da corrente i, é dada pelo gráfico mostrado na figura abaixo, onde o ponto a é o vértice da parábola. Os valores da resistência interna r e da força eletromotriz (FEM) do gerador são, respectivamente a) 1 14,40 10 , 0,85 10 V− − b) 1 17,68 10 ,1,92 10 V− c) 1 13,98 10 , 2,46 10 V− d) 2 08,80 10 , 2,20 10 V− e) 2 24,84 10 , 3,42 10 V− 18. (Espcex (Aman) 2019) No circuito desenhado abaixo, temos três pilhas ideais ligadas em paralelo que fornecem uma ddp igual a 25 V cada uma. Elas alimentam três resistores ôhmicos: 1R 10 ,= 2 3R R 20 .= = O amperímetro, o voltímetro e os fios condutores inseridos no circuito são todos ideais. As leituras indicadas no amperímetro (A) e no voltímetro (V) são, respectivamente, a) 5,00 A e 25,00 V. b) 0,50 A e 20,00 V. c) 2,50 A e 16,66 V. d) 1,25 A e 12,50 V. e) 3,75 A e 37,50 V. 19. (Ime 2019) Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 6 de 61 A figura mostra um circuito montado sob um plano inclinado feito de material condutor ideal, sem atrito de ângulo α com a horizontal. Um corpo é liberado do ponto A e, à medida que passa pelos sensores localizados nos pontos 1, 2, 3 e 4, as chaves 1 2 3Ch , Ch , Ch e 4Ch são fechadas instantaneamente. Diante do exposto, a energia elétrica dissipada durante a descida do corpo até o ponto B, em joules, é: Dados: - 1R 10 ;= - 2R 10 ;= - 3R 5 ;= - 4R 2,5 ;= - E 10 V;= - 30º;α = e - 2g 10 m s .= a) 6 b) 16 c) 32 d) 62 e) 120 20. (Ita 2019) Dentro de uma câmara de vácuo encontra-se um o filamento F aquecido por meio de uma fonte elétrica externa de d.d.p. 1V . A radiação emitida por F atinge o eletrodo metálico 1E , que passa a emitir elétrons que podem ser coletados no eletrodo 2E , acarretando a corrente I medida num amperímetro. Uma segunda fonte externa, de d.d.p. 2V , é conectada ao circuito conforme ilustrado na figura. Um obstáculo O impede que 2E receba radiação do filamento F. Analise as seguintes afirmações: I. A corrente I aumenta sempre que 2V aumenta e tende a um valor assintótico maxI . II. Toda a radiação que incide em 1E pode causar ejeção de elétrons. III. Para certo valor 2V 0, é possível obter uma corrente I invertida em relação ao sentido mostrado na figura. IV. É possível ter I 0 para 2V 0= com I dependente de 1V . Estão corretas a) todas as afirmações. b) apenas I, II e III. c) apenas I e IV. d) apenas II e IV. e) apenas I, II e IV. 21. (Unioeste 2018) Uma jarra térmica com aquecimento elétrico e paredes adiabáticas pode ser utilizada para aquecer líquidos em seu interior utilizando um elemento resistivo que aquece devido ao Efeito Joule. Considere uma jarra térmica com aquecimento elétrico, projetada para operar a uma tensão de 100,0 V e corrente elétrica de 4,0 A através de seu elemento resistivo para produzir aquecimento. Deseja-se aquecer 0,50 litros de água da temperatura inicial de 15,0 C até a temperatura final de 95,0 C. Considere que não há troca de calor através das paredes da jarra e que o calor gerado pelo elemento resistivo é integralmente transferido para o líquido. Assinale a alternativa que mostra CORRETAMENTE o tempo necessário para causar esta variação de temperatura na água. Dados: calor específico da água, cal J c 1,00 4,20 ; g C g C = = densidade da água, 3 3 g kg 1,00 1.000 cm m ρ = = a) 100 segundos. b) 4 minutos e 20 segundos. c) 7,0 minutos. d) 0,42 minutos. e) 4,20 minutos. 22. (Udesc 2018) Um recipiente com paredes adiabáticas contém 100 g de água Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 7 de 61 a 20 C. Um resistor com resistência elétrica de 2,0 é ligado a uma fonte de tensão de 12 V e é imerso na água. Desconsidere a capacidade térmica do recipiente, e assinale a alternativa que corresponde, aproximadamente, ao tempo necessário para a água atingir 30 C. a) 58 s b) 14 s c) 44 s d) 29 s e) 87 s 23. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2018) Um recipiente contendo 1 litro de água, a 20 C, é colocado no interior de um forno de micro- ondas. O aparelho é ligado a uma tensão de 110 V e percorrido por uma corrente elétrica de 10 A. Após 40 minutos, verifica- se que ainda resta 1 4 de litro de água líquida no recipiente. Determine o rendimento percentual aproximado desse aparelho. Dados: pressão atmosférica: 1atm densidade da água: 31g cm calor latente de vaporização da água: 540 cal g calor específico da água: 1cal g C 1caloria 4,2 joules= a) 19 b) 25 c) 71 d) 77 24. (Ufrgs 2018) Uma fonte de tensão cuja força eletromotriz é de 15 V tem resistência interna de 5 . A fonte está ligada em série com uma lâmpada incandescente e com um resistor. Medidas são realizadas e constata- se que a corrente elétrica que atravessa o resistor é de 0,20 A, e que a diferença de potencial na lâmpada é de 4 V. Nessa circunstância, as resistências elétricas da lâmpada e do resistor valem, respectivamente, a) 0,8 e 50 . b) 20 e 50 . c) 0,8 e 55 . d) 20 e 55 . e) 20 e 70 . 25. (Insper 2018) Qualquer que seja o tipo de usina geradora de eletricidade, as linhas de transmissão têm a função primordial de conduzir a energia elétrica gerada desde as usinas até os centros de consumo (cidades, parques industriais, etc.). É importante que essa energia seja conduzida da maneira mais eficiente e segura possível, objetivando, inclusive, diminuir o efeito Joule. Para tanto, os cabos condutores devem ser feitos de material condutor de a) baixas densidade e resistividade, e transportar alta corrente sob baixa tensão. b) baixa densidade com alta resistividade, e transportar baixa corrente sob baixa tensão. c) altas densidade e resistividade, e transportar qualquer corrente, mas sob baixa tensão. d) baixas densidade e resistividade, e transportar baixa corrente sob alta tensão. e) alta densidade com baixa resistividade, etransportar baixa corrente sob alta tensão. 26. (Efomm 2018) Uma lâmpada de 20 W e tensão nominal de 3,0 V é utilizada para iluminar um lavabo. Para isso, liga-se à lâmpada uma pilha seca de 3,0 V. A pilha ficará a uma distância de 6,0 m da lâmpada e será ligada a um fio de 1,4 mm de diâmetro e resistividade de 84,9 10 m.Ω− A corrente medida produzida pela pilha em curto foi de 20 A. Determine a potência real dissipada pela lâmpada, nessa configuração. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 8 de 61 (Dados: considere 3,0.)π = a) 6,3 W b) 8,9 W c) 10,3 W d) 15,5 W e) 20,0 W 27. (Ime 2018) A figura acima mostra dois geradores de corrente contםnua, denominados 1G e 2G , que possuem resist ךncias internas 1R e 2R e a mesma tens דo induzida E. Os geradores est דo conectados a uma resistךncia R por meio de uma chave S. A resistךncia 1R o condutor queד um cilindro n י possui um ךmbolo condutor em sua parte superior e que se encontra, inicialmente, totalmente preenchido por um liquido condutor. O ךmbolo desce junto com o nםvel do lםquido condutor no interior do cilindro, mantendo a continuidade do circuito. No instante em que a chave S fechada, o י lםquido comeחa a escoar pelo registro cuja vazדo volum יtrica י Q. Diante do exposto, o instante de tempo t, no qual o gerador 1G fornece 40% da corrente demandada pela carga י: Dados: - antes do fechamento da chave 1 2S:R 4 R ;= - resistividade do lםquido condutor: ;ρ e .rea da base do cilindro: Aב - a) 2 2A R 0,5 Qρ b) 2 2A R 1,0 Qρ c) 2 2A R 1,5 Qρ d) 2 2A R 2,0 Qρ e) 2 2A R 2,5 Qρ 28. (Uefs 2018) Para decorar a fachada de sua ótica, o proprietário construiu uma peça com elementos resistivos que, quando percorridos por corrente elétrica, emitem luz. A peça de decoração pronta corresponde à associação de resistores entre os pontos A e B, indicada na figura. A resistência equivalente entre os pontos A e B é a) 6 .Ω b) 10 .Ω c) 12 .Ω d) 18 .Ω e) 24 .Ω 29. (Espcex (Aman) 2018) O desenho abaixo representa um circuito elétrico composto por gerador, receptor, condutores, um voltímetro (V), todos ideais, e resistores ôhmicos. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 9 de 61 O valor da diferença de potencial (ddp), entre os pontos F e G do circuito, medida pelo voltímetro, é igual a a) 1,0 V b) 3,0 V c) 4,0 V d) 5,0 V e) 8,0 V 30. (Unesp 2018) A figura mostra o circuito elétrico que acende a lâmpada de freio e as lanternas traseira e dianteira de um dos lados de um automóvel. Considerando que as três lâmpadas sejam idênticas, se o circuito for interrompido no ponto P, estando o automóvel com as lanternas apagadas, quando o motorista acionar os freios, a) apenas a lanterna dianteira se acenderá. b) nenhuma das lâmpadas se acenderá. c) todas as lâmpadas se acenderão, mas com brilho menor que seu brilho normal. d) apenas a lanterna traseira se acenderá. e) todas as lâmpadas se acenderão com o brilho normal. 31. (Udesc 2018) O circuito, apresentado na figura abaixo, mostra uma pequena lâmpada (L) que deve operar sob tensão de 3,0 V e com uma corrente elétrica de 0,50 A. Para isto, devem-se ligar dois resistores, 1R e 2R , com o mesmo valor de resistência, conforme a figura. Assinale a alternativa que corresponde ao valor desta resistência. a) 4,0 b) 6,0 c) 12 d) 10 e) 8,0 32. (Unesp 2018) Para obter experimentalmente a curva da diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i para uma lâmpada, um aluno montou o circuito a seguir. Colocando entre os pontos A e B resistores com diversos valores de resistência, ele obteve diferentes valores de U e de i para a lâmpada. Considerando que a bateria de 9,0 V, os aparelhos de medida e os fios de ligação sejam ideais, quando o aluno obteve as medidas U 5,70 V= e i 0,15 A,= a resistência do resistor colocado entre os pontos A e B era de a) 100 . Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 10 de 61 b) 33 . c) 56 . d) 68 . e) 22 . 33. (Unicamp 2018) Nos últimos anos, materiais exóticos conhecidos como isolantes topológicos se tornaram objeto de intensa investigação científica em todo o mundo. De forma simplificada, esses materiais se caracterizam por serem isolantes elétricos no seu interior, mas condutores na sua superfície. Desta forma, se um isolante topológico for submetido a uma diferença de potencial U, teremos uma resistência efetiva na superfície diferente da resistência do seu volume, como mostra o circuito equivalente da figura abaixo. Nessa situação, a razão s v i F i = entre a corrente si que atravessa a porção condutora na superfície e a corrente vi que atravessa a porção isolante no interior do material vale a) 0,002. b) 0,2. c) 100,2. d) 500. 34. (Ime 2018) A figura acima mostra um circuito formado por quatro resistores e duas baterias. Sabendo que a diferença de potencial entre os terminais do resistor de 1 é zero, o valor da tensão U, em volts, é: a) 154 15 b) 30 4 c) 70 9 d) 10 e) 154 30 35. (Uerj 2018) Observe o gráfico, que representa a curva característica de operação de um gerador: Com base nos dados, a resistência interna do gerador, em ohm, é igual a: a) 1,0 b) 3,0 c) 4,0 d) 6,0 36. (Efomm 2018) O sistema abaixo se constitui em um gerador fotovoltaico alimentando um circuito elétrico com 18 V. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 11 de 61 Determine o rendimento do gerador na situação em que a razão dos valores numéricos da tensão e da corrente medidos, respectivamente, pelo voltímetro V (em volts) e pelo amperímetro A (em ampères) seja igual a 2. Sabe-se que a potência luminosa solicitada na entrada do gerador é de 80 W. a) 60% b) 70% c) 80% d) 90% e) 100% 37. (Fmp 2018) Suponha uma bateria ideal que é capaz de manter uma diferença de potencial constante entre seus terminais independentemente das resistências conectadas a ela, e considere três resistores idênticos, cada um com uma resistência R. Podem ser feitas as diferentes montagens mostradas na figura abaixo, usando um, dois ou três desses resistores. Uma dessas montagens será posta no lugar em que se encontra o símbolo "?" da figura abaixo para aquecer a água do recipiente. Qual das montagens produzirá o aquecimento mais rápido da água? a) V b) IV c) I d) II e) III 38. (Upe-ssa 3 2018) A carga q, que atravessa um resistor de resistência elétrica R 1,0 k ,Ω= varia com o tempo na forma q(t) 12 3t 4,= − onde q está em unidades de 310− coulombs, e o tempo t, em segundos. Então, a energia dissipada na forma de calor até o instante em que a carga cessa é igual a a) 47,50 10 J− b) 32,25 10 J− c) 39,00 10 J− d) 21,60 10 J− e) 24,00 10 J− 39. (Upf 2018) O gráfico a seguir ilustra a variação de corrente elétrica de uma torneira elétrica operando em 220 V, durante 3 h. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 12 de 61 Considerando que o custo de KWh é de R$ 0,30, o valor a ser pago para a concessionária de distribuição elétrica referente ao período em que a torneira permaneceu ligada será de a) R$ 6,60 b) R$ 6,40 c) R$ 8,80 d) R$ 3,00 e) R$ 2,64 40. (Ufu 2018) Relâmpagossão eventos elétricos, normalmente de curta duração, gerados a partir de nuvens carregadas que possuem potenciais elétricos com altos valores em relação à superfície da Terra e, durante a sua incidência, podem atingir elevados módulos de corrente elétrica. Um dado relâmpago tem a duração de 1 segundo, é gerado em uma nuvem que possui um potencial elétrico de 300.000.000 V em relação a terra, e atinge o solo com uma corrente elétrica média de 36.000 A. Quantas lâmpadas, de 60 W cada, seriam mantidas acesas durante 10 minutos com a energia desse relâmpago? a) 83,0 10 . b) 55,0 10 . c) 76,0 10 . d) 43,6 10 . 41. (Mackenzie 2018) Quatro pessoas, em uma casa, levam em média 30,0 min para tomar um banho, cada uma, por dia, utilizando um chuveiro elétrico, cujas especificaçőes elétricas săo: 220 V 6.000 W.− Sabendo-se que o custo de 1kWh, cobrado pela concessionária é de R$ 0,50, nestas condiçőes ao final de 30 dias, o custo total deste consumo será de a) R$ 6,00. b) R$ 12,00. c) R$ 18,00. d) R$180,00. e) R$ 1.800,00. 42. (Acafe 2018) Um empresário do ramo artístico tem um festival de Rock para realizar. Como o evento terá que ocorrer durante cinco dias, resolveu instalar um gerador de energia elétrica, com potência máxima de 440 kW e tensão de saída de 220 V, para ligar um circuito composto por 10 canhões de luz de 1.100 W de potência cada um, todos ligados em paralelo. Desconsiderando as energias elétricas dissipadas, a alternativa correta que apresenta a corrente que percorre um dos canhões e a energia consumida pelo conjunto de canhões em 10 minutos, respectivamente, é: a) 5,0 A e 566 10 J b) 2,5 A e 311 10 J c) 5,0 A e 444 10 J d) 2,5 A e 522 10 J 43. (Upe-ssa 3 2018) Arduino é uma plataforma eletrônica de código aberto, baseada em hardware e software, fáceis de usar. Você pode informar o que deseja fazer, enviando um conjunto de instruções para o microcontrolador na placa. (...) Ao longo dos anos, tem sido o cérebro de milhares de projetos desde objetos comuns até instrumentos científicos complexos, que envolvem automação, medição e controle. Fonte: https//www.arduino.cc/en/Guide/Introductio n, acessado e adaptado em: 16 de julho de 2017. A figura a seguir representa a montagem de um circuito Arduino, que faz uma pequena lâmpada acender. O circuito consiste em uma fonte de tensão contínua, configurada para fornecer 3,0 V entre as portas 13 e GND do Arduino, uma lâmpada em série com uma configuração de resistores desconhecida. Sabendo que a lâmpada precisa de uma tensão de 2,0 V e de uma corrente de 0,02 A entre seus terminais, qual deverá ser a configuração de resistências utilizada para acender a Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 13 de 61 lâmpada? a) Um resistor de 20 .Ω b) Dois resistores de 25 Ω em série c) Dois resistores de 30 Ω em série d) Três resistores de 10, 20 e 30 Ω em paralelo e) Três resistores de 30 Ω em paralelo 44. (Unioeste 2017) Uma pessoa deixou um aquecedor elétrico portátil (ebulidor) dentro de um recipiente com dois litros de água que estavam inicialmente à temperatura de 20 C. O aquecedor é composto por um único resistor que opera em uma tensão de 110 V. A pessoa voltou após um intervalo de tempo de 20 minutos e verificou que 40% da água já havia evaporado do recipiente. Considere que toda a energia fornecida pelo aquecedor é absorvida pela água e que toda a evaporação é somente devido à ação do ebulidor, ou seja, não houve nenhuma evaporação espontânea da água para o meio ambiente. Despreze também a capacidade térmica do recipiente e do aquecedor. Dados: calor específico da água 1,0cal g C;= calor latente de vaporização da água 540cal g;= densidade absoluta da água 1,0kg L;= 1cal 4,2 J;= temperatura de ebulição da água 100 C.= A partir de tais informações, assinale a alternativa CORRETA. a) O calor latente consumido no processo de evaporação é igual a 61,08 10 cal. b) A quantidade de calor total absorvida pela água foi inferior a 62,0 10 J. c) A potência fornecida pelo aquecedor é de 1.000 W. d) A resistência do aquecedor é superior a 5,00 .Ω e) A corrente elétrica consumida pelo aquecedor é igual a 10 A. 45. (Upe-ssa 2 2017) Um aprendiz de cozinheiro colocou 1,0 litro de água em temperatura ambiente (25 C) numa panela sem tampa e a deixou aquecendo em um fogão elétrico, sobre uma boca de potência de 2.000 W. Considerando-se que toda a energia fornecida pela boca é absorvida pela água, qual o tempo mínimo aproximado em que toda a água evapora? Dados: calor latente de vaporização da água 2.256 kJ kg= calor específico da água 4,2 kJ kg C= densidade da água 31.000 kg m= a) 18,2 min b) 21,4 min c) 36,0 min d) 42,7 min e) 53,8 min 46. (Efomm 2017) O circuito da figura é composto de duas resistências, 3 1R 2,5 10= e 3 2R 1,5 10 ,= e de dois capacitores, de capacitâncias 9 1C 2,0 10 F−= e 9 2C 4,5 10 F.−= Sendo fechada a chave S, a variação de carga Q no capacitor 1C , após determinado período, é de: a) 15 nC− b) 10 nC− Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 14 de 61 c) 5 nC− d) 0 nC e) 5 nC 47. (Usf 2017) Uma das aplicações possíveis do ultrassom na medicina, além da sua utilização em exames de imagens importantes, conhecidos como ecografia, é a destruição de células cancerígenas. Camadas de tecidos humanos podem ser seletivamente destruídas com um feixe de ultrassom de 3 210 W cm de intensidade. A energia transferida em 1 minuto por uma onda, com essa intensidade, em uma superfície de 21mm equivale a a) 600 J. b) 60 J. c) 10 J. d) 6 J. e) 1J. 48. (Unicamp 2017) Tecnologias móveis como celulares e tablets têm tempo de autonomia limitado pela carga armazenada em suas baterias. O gráfico abaixo apresenta, de forma simplificada, a corrente de recarga de uma célula de bateria de íon de lítio, em função do tempo. Considere uma célula de bateria inicialmente descarregada e que é carregada seguindo essa curva de corrente. A sua carga no final da recarga é de a) 3,3 C. b) 11.880 C. c) 1.200 C. d) 3.300 C. 49. (G1 - ifpe 2017) Em Pernambuco, a energia elétrica residencial é distribuída pela Companhia Energética de Pernambuco (CELPE), criada em 10 de fevereiro de 1965, privatizada no ano 2000 e hoje controlada pelo grupo Neoenergia. Ela atende a cerca de 3,2 milhões de habitantes, em 184 municípios pernambucanos, através de redes de distribuição elétrica, como mostrado na figura abaixo. As principais grandezas físicas envolvidas em um circuito elétrico são a Tensão Elétrica (medida em volt), a Corrente Elétrica (medida em ampere) e a Resistência Elétrica (medida em ohm). Sobre estas grandezas, podemos afirmar que a) o volt expressa a quantidade de energia por unidade de tempo. b) em amperes, mede-se a quantidade de energia por unidade de tempo. c) em ohms, mede-se a quantidade de amperes por unidade de tensão elétrica. d) o volt expressa a quantidade de joules por unidade de carga elétrica. e) o ampere expressa a quantidade de volts por unidade de tempo. 50. (Ita 2017) Em um experimento no vácuo, um pulso intenso de laser incide na superfície de um alvo sólido, gerando uma nuvem de cargas positivas, elétrons e átomos neutros. Uma placa metálica, ligada ao terra por um resistor R de 50 ,Ω é colocada a 10 cm do alvo e intercepta parte da nuvem, sendo observado no osciloscópio o gráfico da variação temporal da tensão sobreo resistor. Considere as seguintes afirmativas: I. A área indicada por M no gráfico é proporcional à carga coletada de elétrons, e a indicada por N é proporcional à de cargas positivas coletadas. II. A carga total de elétrons coletados que atinge a placa é aproximadamente do mesmo valor (em módulo) que a carga Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 15 de 61 total de cargas positivas coletadas, e mede aproximadamente 1nC. III. Em qualquer instante a densidade de cargas positivas que atinge a placa é igual à de elétrons. Esta(ão) correta(as) apenas a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 51. (Esc. Naval 2017) Analise a figura a seguir. Imersa numa região onde o campo magnético tem direção vertical e módulo B 6,0 T,= uma barra condutora de um metro de comprimento, resistência elétrica R 1,0= e massa m 0,2 kg= desliza sem atrito apoiada sobre trilhos condutores em forma “U” dispostos horizontalmente, conforme indica a figura acima. Se uma força externa F mantém a velocidade da barra constante e de módulo v 2,0 m s,= qual o módulo da força F, em newtons? a) 6,0 b) 18 c) 36 d) 48 e) 72 52. (Uece 2017) Considere duas pilhas de 1,5 V ligadas em paralelo (com os polos iguais entre si) e conectadas a um resistor ôhmico de 15 . A corrente elétrica que passa pelo resistor, em Ampères, é a) 1,0. b) 0,1. c) 2,0. d) 0,2. 53. (Fcmmg 2017) Uma lâmpada incandescente foi submetida a voltagens crescentes e verificaram-se as correntes elétricas correspondentes, mostradas no gráfico a seguir. Sobre o comportamento elétrico dessa lâmpada, três estudantes fizeram as seguintes afirmações: Elias afirmou que a resistência elétrica dessa lâmpada cresce com o aumento da voltagem a ela aplicada. Felipe disse que, quando a d.d.p. sobre a lâmpada for de 4 volt, a sua resistência vale cerca de 20 ohm. Glória acha que, nesse tipo de gráfico, a resistência elétrica do dispositivo é calculada pela inclinação da tangente no ponto. Do ponto de vista da Física, apenas: a) Elias fez uma afirmação correta. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 16 de 61 b) Glória fez uma afirmação correta. c) Elias e Felipe fizeram afirmações corretas. d) Felipe e Glória fizeram afirmações corretas. 54. (Esc. Naval 2017) Analise a figura abaixo. Duas pilhas, de resistência interna 1 2r r 1 3 ,= = e uma lâmpada, de resistência LR 2 3 ,= estão conectadas em paralelo como mostra o circuito da figura acima. A fem da pilha 1 é 1 1,5 V,ε = mas a pilha 2, de fem 2,ε encontra-se parcialmente descarregada de modo que o amperímetro ideal mede uma corrente nula nessa pilha. Sendo assim, o valor da fem 2,ε em volts, vale a) zero b) 0,50 c) 0,75 d) 1,00 e) 1,25 55. (Famerp 2017) A figura representa o esquema de ligação dos faróis de um automóvel à bateria do veículo. O circuito é constituído por: duas lâmpadas de 12 V 60 W− cada uma; uma chave de acionamento e um fusível de proteção, ambos de resistências desprezíveis; e fios de ligação e conectores, também ideais. Se os dois faróis estiverem acesos, das opções indicadas nas alternativas, aquela que corresponde à menor amperagem do fusível capaz de proteger esse circuito é a) 15 A. b) 12 A. c) 6 A. d) 4 A. e) 9 A. 56. (Espcex (Aman) 2017) Um aluno irá montar um circuito elétrico com duas lâmpadas incandescentes, L1 e L2, de resistências elétricas constantes, que têm as seguintes especificações técnicas fornecidas pelo fabricante, impressas nas lâmpadas: - L1: 30 V e 60 W; - L2 : 30 V e 30 W. Além das duas lâmpadas, ele também usará um gerador ideal de tensão elétrica contínua de 60 V, um resistor ôhmico de 30 e fios condutores elétricos ideais. Utilizando todo material acima descrito, a configuração da montagem do circuito elétrico, para que as lâmpadas funcionem corretamente com os valores especificados pelo fabricante das lâmpadas será: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 17 de 61 a) b) c) d) e) 57. (Ime 2017) A figura acima apresenta um arranjo de resistores composto por N módulos formados por resistores iguais a R. Esses módulos possuem os nós A, B e C, sendo que todos os nós A são conectados entre si por meio de condutores ideais, conforme apresentado na figura, o mesmo acontecendo com os nós B entre si. No primeiro módulo, existem duas baterias com ddp iguais a U. A relação numérica 2U R para que a potência total dissipada pelo arranjo seja igual a N watts é: a) 1 3 b) 2 3 c) 1 d) 4 3 e) 3 2 58. (Udesc 2017) Os resistores 2R e 3R são ligados em paralelo e esta associação é ligada em série com o resistor 1R , como mostra a figura. A configuração final é ligada a uma pilha que fornece tensão V para o circuito. Considere a situação em que 1 2 3R R R R.= = = Analise as proposições em relação à eletrodinâmica. I. 1 2V 2V= e 1 2i 2i= II. 1 3V 3V= e 1 3i 3i= III. 2 3i i= e 2 3V 2V= IV. a corrente elétrica total vale 2V 3R V. a resistência elétrica total vale 3R 2 Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas I, IV e V são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. 59. (Fatec 2017) Semicondutores são peças-chave para os dispositivos eletrônicos modernos. Compostos de substâncias tetravalentes, como o germânio ou o silício, os semicondutores são dopados com outras substâncias tri– ou pentavalentes (tipos P ou N, Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 18 de 61 respectivamente) se tornando bons condutores de corrente elétrica. Elementos como o germânio ou o silício são colocados em operação de maneira conjunta formando um “diodo”, um dispositivo com uma junção P N.− Quando uma diferença de potencial elétrico (U) é aplicada nas extremidades do dispositivo, o diodo permite a passagem de uma corrente elétrica (i) apenas em um sentido, mas não no sentido oposto. Considere um diodo emissor de luz (sigla em inglês: LED) que esteja funcionando normalmente, ligado aos terminais de uma bateria. Baseando-se nas informações descritas acima, assinale a alternativa que apresenta o desenho que melhor ilustra uma situação hipotética do correto funcionamento de um LED em dois momentos distintos (I) e (II). 60. (G1 - cps 2017) Uma brincadeira consiste em passar um anel condutor, de um extremo a outro de um fio retorcido, também condutor de eletricidade. Durante a brincadeira a chave deve permanecer fechada conectando a pilha ao circuito. O anel deve ser passado por toda a extensão do fio retorcido sem tocá-lo, pois quando a lâmpada acende a brincadeira acaba. Assinale a alternativa que apresenta um esquema de construção de um dispositivo de acordo com a descrição apresentada para a brincadeira. a) b) c) d) Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 19 de 61 e) 61. (Ime 2017) A figura acima apresenta uma placa fotovoltaica em forma de hexágono sustentada por uma estrutura em forma de cubo, que pode girar em torno do eixo de rotação assinalado. Esta placa tem a capacidade máxima de 100 W de potência e sua tensão de saída é constante em 10 V. A potência máxima é atingida quando a radiação solar incide na placa perpendicularmente.Sabe-se que a radiação incide perpendicularmente à aresta AB e ao eixo de rotação ( 0θ = na figura). A maior inclinação θ que a estrutura cúbica pode sofrer, diminuindo a potência fornecida pela placa, e ainda assim permitindo que a mesma alimente um resistor de 2,5 , é: a) asen (0,4) asen ( 3 2)− b) acos (0,4) acos ( 3 2)− c) acos (0,4) acos ( 3 3)− d) acos (0,4) asen( 3 3)− e) asen(0,4) acos( 3 3)− 62. (Acafe 2017) Para realizar um tratamento deve-se dar um banho num paciente com água a 37 C Utilizase nesse procedimento um chuveiro elétrico de resistência 22 , ligado a uma rede de 220 V. (Considere para efeitos de cálculo, o calor específico da água c 4 J g C, a densidade da mesma 1kg litroρ = e que toda a energia dissipada na resistência seja convertida em calor). Sabendo-se que a temperatura ambiente é de 27 C, a vazão, em mililitros/s, que esse chuveiro deverá ter nessas condições, é: a) 55 b) 25 c) 110 d) 880 63. (Uemg 2017) O dimer é um aparelho usado para controlar o brilho de uma lâmpada ou a potência de um outro aparelho, como um ventilador. Um dimer foi usado para controlar o brilho de uma lâmpada cujas especificações são 24,0 W e 12,0 V. A lâmpada foi associada em série ao dimer e ligada a uma bateria de 12,0 V, conforme representado no diagrama. Sabendo-se que o dimer foi regulado para que a lâmpada dissipasse 81% de sua potência, a potência que ele dissipa, em W, é a) 2,16. b) 4,56. c) 19,4. d) 21,6. 64. (Ita 2017) A figura mostra dois anteparos opacos à radiação, sendo um com fenda de tamanho Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 20 de 61 variável d, com centro na posição x 0,= e o outro com dois fotodetectores de intensidade da radiação, tal que 1F se situa em x 0= e 2F , em x L 4d.= No sistema incide radiação eletromagnética de comprimento de onda λ constante. Num primeiro experimento, a relação entre d e λ é tal que d ,λ e são feitas as seguintes afirmativas: I. Só 1F detecta radiação. II. 1F e 2F detectam radiação. III. 1F não detecta e 2F detecta radiação. Num segundo experimento, d é reduzido até à ordem do comprimento de λ e, neste caso, são feitas estas afirmativas: IV. 2F detecta radiação de menor intensidade que a detectada em 1F . V. Só 1F detecta radiação. VI. Só 2F detecta radiação. Assinale as afirmativas possíveis para a detecção da radiação em ambos os experimentos. a) I, II e IV b) I, IV e V c) II, IV e V d) III, V e VI e) I, IV e VI 65. (Fgv 2017) A usina hidrelétrica de Itaipu, empresa binacional, localizada na fronteira do Brasil com o Paraguai, tem uma potência instalada de 14.000 MW gerada por 20 unidades de 700 MW cada. Essa potência é distribuída por 12 linhas de transmissão que operam sob tensão de 500 kV cada. A energia produzida é levada até as cidades por cabos condutores de corrente elétrica, sustentados por altas torres que podem ser vistas quando se viaja pelas estradas. A intensidade da corrente elétrica através desses cabos é, em kA, mais próxima de a) 1,5. b) 2,3. c) 3,0. d) 3,2. e) 3,5. 66. (Ufpr 2017) Quatro resistores, cada um deles com valor R, estão conectados por meio de fios condutores ideais, segundo o circuito representado na figura abaixo. O circuito é alimentado por um gerador ideal que fornece uma tensão elétrica constante. Inicialmente, o circuito foi analisado segundo a situação 1 e, posteriormente, os pontos A e B foram interligados por meio de um fio condutor, de acordo com a situação 2. Com base nessas informações, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas: ( ) A intensidade de corrente elétrica no gerador é a mesma para as duas situações representadas. ( ) Ao se conectar o fio condutor entre os pontos A e B, a resistência elétrica do circuito diminui. ( ) Na situação 2, a intensidade de corrente elétrica no gerador aumentará, em relação à situação 1. ( ) A diferença de potencial elétrico entre os pontos A e B, na situação 1, é maior que zero. Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) F – V – V – F. b) F – V – F – V. c) V – F – V – F. d) V – F – F – F. e) V – V – V – V. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como 2g 10,0 m s ,= o módulo da carga do elétron como 19e 1,6 10 C,−= o módulo da velocidade da luz como 8c 3,0 10 m s= e utilize 3.π = 67. (Upe-ssa 3 2017) A medida da condutividade térmica de um fluido pode ser realizada com a técnica do fio quente. Nessa técnica, um fio de platina é esticado e imerso num reservatório com fluido. As extremidades do fio são conectadas a uma fonte de tensão autoajustável, para manter uma corrente constante circulando no Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 21 de 61 circuito, e a um voltímetro em paralelo, conforme ilustra a figura a seguir. Quando a corrente passa pelo fio, a temperatura do fluido aumenta em razão do efeito joule. Sabendo-se que a resistência do fio aumenta linearmente com a temperatura, qual é a equação que descreve o comportamento da tensão, V, em função do tempo, t, medido quando o sistema está em equilíbrio térmico com o ambiente? Considere que as dimensões do reservatório são muito maiores que as dimensões do fio. a) V t,δ β= + com δ e β constantes. b) 2V t ,δ β= + com δ e β constantes. c) V ,δ= com δ constante. d) V tg(t),δ β= + com β constante. e) V sen(t),δ β= + com δ e β constantes. 68. (Ulbra 2016) Um gaúcho deseja tomar chimarrão, para isso vai aquecer 0,8 litros de água de 20 C até 70 C. Ele conta com um aquecedor de imersão que deverá ser ligado a uma fonte de 120 V. Sendo a resistência do mesmo de 30 Ω (OHMS), quanto tempo ele deverá esperar, em segundos, até que água atinja a temperatura desejada? Considere: 3 água água cal c 1 ;1cal 4,2J; d 1g / cm g c = = = a) 160 b) 350 c) 380 d) 420 e) 480 69. (Uerj 2016) Aceleradores de partículas são ambientes onde partículas eletricamente carregadas são mantidas em movimento, como as cargas elétricas em um condutor. No Laboratório Europeu de Física de Partículas – CERN, está localizado o mais potente acelerador em operação no mundo. Considere as seguintes informações para compreender seu funcionamento: - os prótons são acelerados em grupos de cerca de 3000 pacotes, que constituem o feixe do acelerador; - esses pacotes são mantidos em movimento no interior e ao longo de um anel de cerca de 30 km de comprimento; - cada pacote contém, aproximadamente, 1110 prótons que se deslocam com velocidades próximas à da luz no vácuo; - a carga do próton é igual a 191,6 10 C− e a velocidade da luz no vácuo é igual a 8 13 10 m s .− Nessas condições, o feixe do CERN equivale a uma corrente elétrica, em ampères, da ordem de grandeza de: a) 010 b) 210 c) 410 d) 610 70. (Esc. Naval 2016) Analise a figura abaixo. A figura acima mostra um equipamento metálico que está eletricamente isolado do solo por meio de uma base quadrada de borracha com 0,5 m de lado, 1,0 cm de espessura, e resistividade 1310 m. A máxima ddp entre o equipamento e o solo é obtida para uma corrente máxima de 0,5 A, fluindo uniformemente através da Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 22 de 61 área da base. O valor da ddp máxima, em quilovolts, é a) 200 b) 150 c) 100 d) 50e) 25 71. (Imed 2016) O circuito elétrico representado abaixo é composto por fios e bateria ideais: Com base nas informações, qual o valor da resistência R indicada? a) 5 .Ω b) 6 .Ω c) 7 .Ω d) 8 .Ω e) 9 .Ω 72. (Ufrgs 2016) O gráfico abaixo apresenta a curva corrente elétrica i versus diferença de potencial V para uma lâmpada de filamento. Sobre essa lâmpada, considere as seguintes afirmações. I. O filamento da lâmpada é ôhmico. II. A resistência elétrica do filamento, quando ligado em 6V, é 6 . III. A potência dissipada pelo filamento, quando ligado em 8V, é 0,15W. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e III. e) I, II e III. 73. (Mackenzie 2016) Dois resistores, de resistências elétricas 1R e 2R , são formados por fios metálicos, de mesmo comprimento e mesmo diâmetro, são constituídos de materiais cujas resistividades são 1ρ e 2ρ respectivamente. Quando esses resistores são associados em paralelo e submetidos a uma bateria de tensão elétrica U, a corrente que passa pelo fio de resistência elétrica 2R é o dobro da que passa por 1R . Nessas condições, a relação entre as resistividades dos materiais é a) 1 2ρ ρ= b) 2 12ρ ρ= c) 1 22ρ ρ= d) 1 24ρ ρ= e) 2 14ρ ρ= 74. (Ime 2016) Um circuito é alimentado por uma bateria através de uma chave temporizada ch que após o seu fechamento, abrir-se-á depois de transcorrido um período de tempo igual a T. Esse circuito é formado por segmentos de condutores com a mesma seção, mesma resistividade e comprimentos indicados na figura. Também estão inseridos cinco fusíveis 1f a 5f que têm a função de manter a continuidade do fluxo de corrente e de manter os segmentos conectados. Sempre que um dos fusíveis queimar, o segmento imediatamente à esquerda vai girar no sentido horário, fechando o contato, através de um batente, após decorridos T 4. Sabe- se que cada fusível necessita de T 4 para se romper diante de uma corrente maior ou igual à corrente de ruptura. A partir do fechamento da chave temporizada ch até a sua abertura, a energia consumida pelo circuito é igual a Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 23 de 61 Dados: correntes de ruptura para cada fusível a partir da direita: - 1f : 0,9 I; - 2f :1,1I; - f3 :1,5 I; - f4 :1,8 I;e - f5 : 2,1I. resistividade do segmento: ; seção do fio: S; diferença de potencial da bateria: U. Observações: - I corresponde à corrente elétrica com todos os fusíveis ligados; - desconsidere a resistência dos fusíveis, da chave, dos fios e dos engates que conectam a fonte ao circuito. a) 21 1 U ST 24 20 L + b) 21 1 U ST 34 24 L + c) 21 1 U ST 42 34 L + d) 21 1 U ST 62 44 L + e) 21 1 U ST 62 22 L + 75. (Unesp 2016) Em um trecho de uma instalação elétrica, três resistores Ôhmicos idênticos e de resistência 80 cada um são ligados como representado na figura. Por uma questão de segurança, a maior potência que cada um deles pode dissipar, separadamente, é de 20 W. Dessa forma, considerando desprezíveis as resistências dos fios de ligação entre eles, a máxima diferença de potencial, em volts, que pode ser estabelecida entre os pontos A e B do circuito, sem que haja riscos, é igual a a) 30. b) 50. c) 20. d) 40. e) 60. 76. (Ime 2016) A figura acima apresenta o esquema de ligação de um instrumento usado para medir a potência fornecida a uma carga. Sabe-se que a leitura de potência do instrumento em regime permanente é instrumento p cP C I I= e que o erro relativo é instrumento real é instrumento real real P P . P − = Diante do exposto, o valor da resistência pR do instrumento deve ser igual a Dados: - potência medida na resistência R empregando-se o instrumento: instrumento;P - potência real dissipada na resistência R : realP ; - constante do instrumento: C; - tensão de alimentação do circuito: V; - corrente da bobina de potencial p(B ): pI ; - corrente da bobina de corrente c(B ): cI . Considerações: - pR R ;e - cR R . a) C b) 2C c) C 1+ Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 24 de 61 d) C 1− e) C 2(1 )+ 77. (Ufpr 2016) De um trecho de um circuito mais complexo, em que as setas indicam o sentido convencional da corrente elétrica, são conhecidas as informações apresentadas na figura abaixo. Quanto aos valores que podem ser calculados no circuito, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F): ( ) A resistência elétrica no resistor 5R é de 3 . ( ) A tensão elétrica no resistor 1R é de 2 V. ( ) A potência dissipada pelo resistor 4R é de 9 W. ( ) O valor da resistência elétrica 6R é de 6 . Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo. a) V – F – V – F. b) V – V – F – V. c) F – F – V – V. d) F – V – F – F. e) V – F – V – V. 78. (Esc. Naval 2016) Analise a figura abaixo. A figura acima mostra um circuito contendo dois geradores idênticos, sendo que cada um deles possui força eletromotriz de 10 V e resistência interna de 2,0 . A corrente I, em amperes, medida pelo amperímetro ideal e a ddp, em volts, medida pelo voltímetro ideal, valem, respectivamente: a) zero e 2,5 b) zero e 5,0 c) 2,5 e zero d) 5,0 e zero e) zero e zero 79. (Espcex (Aman) 2016) No circuito elétrico desenhado abaixo, todos os resistores ôhmicos são iguais e têm resistência R 1,0 .= Ele é alimentado por uma fonte ideal de tensão contínua de E 5,0 V.= A diferença de potencial entre os pontos A e B é de: a) 1,0 V b) 2,0 V c) 2,5 V d) 3,0 V e) 3,3 V 80. (Uerj 2016) Uma rede elétrica fornece tensão eficaz de 100 V a uma sala com três lâmpadas, 1 2L , L e 3L . Considere as informações da tabela a seguir: Lâmpad a Tipo Característic as elétricas nominais 1L incandescen te 200 V 120 W− 2L incandescen te 100 V 60 W− 3L fluorescente 100 V 20 W− As três lâmpadas, associadas em paralelo, permanecem acesas durante dez horas, Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 25 de 61 sendo 1 2E , E e 3E as energias consumidas, respectivamente, por 1 2L , L e 3L . A relação entre essas energias pode ser expressa como: a) 1 2 3E E E b) 1 2 3E E E= c) 2 1 3E E E d) 2 3 1E E E = 81. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2016) Por decisão da Assembleia Geral da Unesco, realizada em dezembro de 2013, a luz e as tecnologias nela baseadas serão celebradas ao longo de 2015, que passará a ser referido simplesmente como Ano Internacional da Luz. O trabalho de Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico (1905) foi fundamental para a ciência e a tecnologia desenvolvidas a partir de 1950, incluindo a fotônica, tida como a tecnologia do século 21. Com o intuito de homenagear o célebre cientista, um eletricista elabora um inusitado aquecedor conforme mostra a figura abaixo. Esse aquecedor será submetido a uma tensão elétrica de 120V, entre seus terminais A e B, e será utilizado, totalmente imerso, para aquecer a água que enche completamente um aquário de dimensões 30 cm 50 cm 80 cm. Desprezando qualquer tipo de perda, supondo constante a potência do aquecedor e considerando que a distribuição de calor para a água se dê de maneira uniforme, determine após quantas horas de funcionamento, aproximadamente, ele será capaz de provocaruma variação de temperatura de 36 F na água desse aquário. Adote: Pressão atmosférica 1atm= Densidade da água 31g/ cm= Calor específico da água 1 11cal g C− −= 1cal 4,2 J= = resistor de 1 a) 1,88 b) 2,00 c) 2,33 d) 4,00 82. (Uerj 2016) Em uma loja, a potência média máxima absorvida pelo enrolamento primário de um transformador ideal é igual a 100 W. O enrolamento secundário desse transformador, cuja tensão eficaz é igual a 5,0 V, fornece energia a um conjunto de aparelhos eletrônicos ligados em paralelo. Nesse conjunto, a corrente em cada aparelho corresponde a 0,1A. O número máximo de aparelhos que podem ser alimentados nessas condições é de: a) 50 b) 100 c) 200 d) 400 83. (Espcex (Aman) 2016) Num recipiente contendo 4,0 litros de água, a uma temperatura inicial de 20 C, existe um resistor ôhmico, imerso na água, de resistência elétrica R 1 ,= alimentado por um gerador ideal de força eletromotriz E 50 V,= conforme o desenho abaixo. O sistema encontra-se ao nível do mar. A transferência de calor para a água ocorre de forma homogênea. Considerando as perdas de calor desprezíveis para o meio, para o recipiente e para o restante do circuito elétrico, o tempo necessário para vaporizar 2,0 litros de água é Dados: calor específico da água 4 kJ / kg C= calor latente de vaporização da água 2.230 kJ / kg= densidade da água 1kg / L= Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 26 de 61 a) 4.080 s b) 2.040 s c) 3.200 s d) 2.296 s e) 1.500 s 84. (Unisinos 2016) A intensidade da luz solar sobre a superfície da Terra é de 2340 W / m . Supondo-se: 1. uma residência com consumo mensal (30 dias) de 280 kWh, sendo 153 kWh relativos ao aquecimento de água 3(k 10 );= 2. uma insolação diária de 6 h; e 3. uma eficiência do coletor solar de 50%, a área mínima, em 2m , de um coletor para atender ao consumo de água quente dessa residência, que tenha as características descritas, é de a) 5. b) 10. c) 30. d) 50. e) 150. 85. (G1 - ifce 2016) O “T” é amplamente utilizado pelos brasileiros. A princípio, seu uso só é problema quando feito de maneira inadequada. Ao ligarmos diversos dispositivos elétricos, ocorre um aumento da temperatura na fiação devido ao excesso de corrente. Caso a corrente supere um valor limite, o perigo de incêndio é iminente. Outro problema no uso dos “T’s” é o consumo de energia elétrica oriundo do Efeito Joule. A energia dissipada em 1 hora na fiação, caso sejam ligados simultaneamente numa fonte de tensão U 220 V,= um forno de micro-ondas (1.500 W), um ventilador (300 W) e uma televisão (400 W) é Dados: fio com resistência R 2 .= a) 0,2 kWh. b) 0,5 kWh. c) 1,5 kWh. d) 2,0 kWh. e) 2,5 kWh. 86. (Upe-ssa 1 2016) Para economizar na conta de energia elétrica, a gerência de uma cafeteria decidiu proibir o uso das tomadas do seu estabelecimento para recargas de baterias de celular. Mesmo com receio de perder o consumo da clientela que, esperando o celular carregar, consome mais no estabelecimento, a equipe de gerentes acredita que isso foi uma boa ideia. Para carregar um aparelho celular completamente, consomem-se aproximadamente 15 Wh de energia elétrica. Admitindo que essa carga seja feita diariamente, na cafeteria por um cliente frequente, estime o custo máximo anual de carga desse aparelho, sabendo que cada kWh custa R$ 0,60. a) R$ 5475,00 b) R$ 3285,00 c) R$ 91,30 Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 27 de 61 d) R$ 3,30 e) R$ 0,25 87. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2016) Nobel de Física vai para 3 japoneses por iluminação a LED Copenhague - Os japoneses Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura (foto), este último naturalizado americano, foram agraciados nesta terça-feira com o Prêmio Nobel de Física 2014 pela invenção, nos anos 90, do LED azul. A descoberta se inscreve no "espírito de Alfred Nobel" de fazer invenções que geram grande benefício à humanidade, afirmou o comitê do Nobel no Instituto Karolinska, em Estocolmo, na Suécia. Por muitos anos, a indústria teve à sua disposição LED de cor vermelha e verde. No entanto, para obter a luz branca, era necessário ter a componente azul. A importância vem do fato que era impossível criar lâmpadas com luz branca sem o uso do azul. “Para fazer qualquer coisa, você precisa das três cores primárias (vermelho, verde e azul). Vermelho era mais fácil por causa do arsenieto de gálio que já estava disponível, mas ninguém sabia como fazer o azul”, disse Nakamura em uma entrevista em 2009. Disponível em: http://exame.abril.com.br/tecnologia/noticia s/nobel-de-fisica-vai-para-3-japoneses-por- iluminacao-aled. Adaptado. Empolgado com a divulgação da notícia do prêmio Nobel de Física de 2014, o Sr. Piril Ampo resolve desembolsar R$ 60,00 e substituir a lâmpada incandescente de sua sala, cuja potência é de 100W e cujo custo de aquisição foi de R$ 5,00, por uma lâmpada com a tecnologia LED, de 9W, que tem o mesmo fluxo luminoso da lâmpada a ser substituída. Calcule após quantos dias consecutivos de uso, aproximadamente, o Sr. Piril Ampo terá recuperado a diferença entre os valores desembolsados pelas duas lâmpadas. Considere para as duas lâmpadas uma utilização diária de 7h e o custo do kWh de R$ 0,30. a) 873 b) 288 c) 2910 d) 2091 88. (Fmp 2016) Um ferro elétrico utilizado para passar roupas está ligado a uma fonte de 110 V, e a corrente que o atravessa é de 8 A. O calor específico da água vale 1cal (g C), e 1 caloria equivale a 4,18 J. A quantidade de calor gerada em 5 minutos de funcionamento desse ferro seria capaz de elevar a temperatura de 3 quilos de água a 20 C de um valor T. O valor aproximado, em graus Celsius, desse aumento de temperatura, T, é a) 168 b) 88 c) 0,3 d) 63 e) 21 89. (Unisinos 2016) Duas lâmpadas, 1L (40 W 110 V)− e 2L (100 W 110 V),− são ligadas em paralelo, e a associação é ligada numa fonte de 110 V. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 28 de 61 Nessa situação, em 1L , a corrente elétrica é __________; a diferença de potencial é __________, e a potência dissipada é __________ que em 2L . As lacunas são corretamente preenchidas, respectivamente, por a) menor; igual; maior. b) igual; menor; igual. c) maior; igual; maior. d) igual; maior; menor. e) menor; igual; menor. 90. (Ufpa 2016) A figura a seguir representa o esquema das resistências elétricas de um certo aparelho, no qual o valor de cada resistência está indicado. Sabendo-se que a corrente elétrica, na resistência 2R 3= é de 2i 1A,= pode-se afirmar que a A potência elétrica dissipada no resistor 1R , em Watts, é de a) 20. b) 30. c) 40. d) 50. e) 60. 91. (Acafe 2016) Um forno elétrico é construído de forma a aquecer um corpo colocado em seu centro de forma mais uniforme. É composto de 12 resistores iguais de 60Ω dispostos em forma de cubo, como na figura a seguir. A intensidade de corrente elétrica, em amperes, que passa pelo circuito quando aplicada uma DDP de 220V entre os pontos A e B é: a) 2,2 b) 18,33 c) 4,4 d) 12,0 92. (Unisc 2016) Analisando os circuitos abaixo podemos afirmar que os circuitos elétricos idênticos entre os contatos a e b são a) (V), (II) e (IV). b) (IV), (I) e (III). c) (III), (V) e (II). d) (II), (IV) e (I). e) (I), (III) e (V). TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:Leia o texto a seguir e responda à(s) questão(ões). A vida em grandes metrópoles apresenta atributos que consideramos sinônimos de progresso, como facilidades de acesso aos bens de consumo, oportunidades de trabalho, lazer, serviços, educação, saúde etc. Por outro lado, em algumas delas, devido à grandiosidade dessas cidades e aos milhões de cidadãos que ali moram, existem muito mais problemas do que benefícios. Seus habitantes sabem como são complicados o trânsito, a segurança pública, a poluição, os problemas ambientais, a habitação etc. Sem dúvida, são desafios que exigem muito esforço não só dos governantes, mas também de todas Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 29 de 61 as pessoas que vivem nesses lugares. Essas cidades convivem ao mesmo tempo com a ordem e o caos, com a pobreza e a riqueza, com a beleza e a feiura. A tendência das coisas de se desordenarem espontaneamente é uma característica fundamental da natureza. Para que ocorra a organização, é necessária alguma ação que restabeleça a ordem. É o que acontece nas grandes cidades: despoluir um rio, melhorar a condição de vida dos seus habitantes e diminuir a violência, por exemplo, são tarefas que exigem muito trabalho e não acontecem espontaneamente. Se não houver qualquer ação nesse sentido, a tendência é que prevaleça a desorganização. Em nosso cotidiano, percebemos que é mais fácil deixarmos as coisas desorganizadas do que em ordem. A ordem tem seu preço. Portanto, percebemos que há um embate constante na manutenção da vida e do universo contra a desordem. A luta contra a desorganização é travada a cada momento por nós. Por exemplo, desde o momento da nossa concepção, a partir da fecundação do óvulo pelo espermatozoide, nosso organismo vai se desenvolvendo e ficando mais complexo. Partimos de uma única célula e chegamos à fase adulta com trilhões delas, especializadas para determinadas funções. Entretanto, com o passar dos anos, envelhecemos e nosso corpo não consegue mais funcionar adequadamente, ocorre uma falha fatal e morremos. O que se observa na natureza é que a manutenção da ordem é fruto da ação das forças fundamentais, que, ao interagirem com a matéria, permitem que esta se organize. Desde a formação do nosso planeta, há cerca de 5 bilhões de anos, a vida somente conseguiu se desenvolver às custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma útil, ou seja, capaz de manter a organização. Para tal, pagamos um preço alto: grande parte dessa energia é perdida, principalmente na forma de calor. Dessa forma, para que existamos, pagamos o preço de aumentar a desorganização do nosso planeta. Quando o Sol não puder mais fornecer essa energia, dentro de mais 5 bilhões de anos, não existirá mais vida na Terra. Com certeza a espécie humana já terá sido extinta muito antes disso. (Adaptado de: OLIVEIRA, A. O Caos e a Ordem. Ciência Hoje. Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/fisica -sem-misterio/o-caos-ea- ordem>. Acesso em: 10 abr. 2015.) 93. (Uel 2016) Em sintonia com o que é mencionado no texto, também sob a perspectiva da termodinâmica, deve-se realizar trabalho não espontâneo para combater a desordem. Sistemas químicos que exploram reações químicas de oxidação e redução podem realizar trabalhos espontâneos ou não espontâneos. Sobre reações químicas em pilhas e em processos de eletrólise de soluções aquosas e de compostos fundidos, assinale a alternativa correta. a) Em um processo de eletrólise, os elétrons fluem do cátodo para o ânodo em um processo espontâneo. b) Em um processo de eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. c) Em uma pilha galvânica, a energia elétrica é convertida em energia química através de um processo não espontâneo. d) Em uma pilha galvânica, a reação espontânea apresenta um valor negativo de _E◦, com geração de energia sob a forma de trabalho. e) Em uma pilha galvânica, há um processo não espontâneo, na qual o cátodo é o polo negativo e o ânodo é o polo positivo. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto a seguir e responda à(s) questão(ões). Um dos principais impactos das mudanças ambientais globais é o aumento da frequência e da intensidade de fenômenos extremos, que quando atingem áreas ou regiões habitadas pelo homem, causam danos. Responsáveis por perdas significativas de caráter social, econômico e ambiental, os desastres naturais são geralmente associados a terremotos, tsunamis, erupções vulcânicas, furacões, tornados, temporais, estiagens severas, ondas de calor etc. (Disponível em: <www.inpe.br>. Acesso em: 20 maio 2015.) 94. (Uel 2016) Leia o texto a seguir. Um raio é uma descarga elétrica na atmosfera. Geralmente, ele começa com pequenas descargas elétricas dentro da nuvem, que liberam os elétrons para iniciar o caminho de descida em direção ao solo. A Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 30 de 61 primeira conexão com a terra é rápida e pouco luminosa para ser vista a olho nu. Quando essa descarga, conhecida como “líder escalonado”, encontra-se a algumas dezenas de metros do solo, parte em direção a ela outra descarga com cargas opostas, chamada de “descarga conectante”. Forma-se então o canal do raio, um caminho ionizado e altamente condutor. É neste momento que o raio acontece com a máxima potência, liberando grande quantidade de luz e som. (Adaptado de: SABA, M. M. F. A Física das Tempestades e dos Raios. Física na Escola. v.2. n.1. 2001.) Com base no texto e nos conhecimentos sobre eletrostática, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir. ( ) A maioria das descargas elétricas atmosféricas ocorre quando o campo elétrico gerado pela diferença de cargas positivas e negativas é próximo de zero. ( ) A corrente elétrica gerada pelo raio produz um rápido aquecimento do ar, e sua inevitável expansão produz o som conhecido como trovão. ( ) A corrente elétrica gerada a partir de um raio pode ser armazenada e utilizada, posteriormente, para ligar o equivalente a 1000 lâmpadas de 100 watts. ( ) Para saber a distância aproximada em que um raio caiu, é preciso contar os segundos entre a observação do clarão e o som do trovão. Ao dividir o valor por 3, obtém-se a distância em quilômetros. ( ) A energia envolvida em um raio produz luz visível, som, raios X e ondas eletromagnéticas com frequência na faixa de AM. Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta. a) V, V, F, F, V. b) V, F, V, V, F. c) V, F, F, F, V. d) F, V, F, V, V. e) F, F, V, V, F. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere as especificações técnicas de um chuveiro elétrico e responda à(s) questão(ões). Chuveiro elétrico – Especificações Técnicas Tensão: 220 V – Vazão: 3 L / min Potência (W) Seletor de temperatura 2.700 Verão 5.400 Inverno 95. (Fatec 2016) Se toda a energia elétrica no chuveiro for transformada integralmente em energia térmica, quando o chuveiro for usado na posição inverno, o aumento da temperatura da água na vazão especificada, em graus Celsius, será de Lembre-se de que: - calor específico da água: 4.200 J / kg C - densidade da água: 1kg / L - 1W 1J / s= a) 25,7. b) 19,4. c) 12,9. d) 7,7. e) 6,5. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 31 de 61 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Corrente elétrica em 4R : AC AD 4V V R i 4 4i i 1A = = = = Sendo i' a corrente que passa por 2R , temos: No ramo de AB, vem: ( )4 i' 0 2 i' 1 4 i' 2i' 2 i ' 2 A − − = − − = − = Sendo assim, a ddp de 1E vale: ( )1 1 E 4 4 2 E 2 V = − − = Resposta da questão 2: [A] Os ramosA e B estão em paralelo, portanto, sob mesma ddp. Aplicando a 1ª lei de Ohm aos dois ramos: ( ) A A A A B B B A U R i R i U R i R 3i = = = ( )B1 B2 AR R 3 i= + ( )B2 B2 B2 B2 24 6 R 3 24 6 R R 8 6 R 2,0 . 3 Ω = + = + = − = Resposta da questão 3: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Do gráfico, temos que: R 60 R 3x x 20 = = Temos então o circuito: Corrente elétrica que passa pela malha esquerda: 1,5 60 i i 0,025 A= = Tensão elétrica sobre o capacitor: U 3x 0,025 U 0,075x V cm= = Logo, a carga o capacitor deve ser de: Q C U 10 0,075x Q 0,75x C cmμ = = = Dessa forma, concluímos que não há alternativa correta. Resposta da questão 4: [D] Como a força eletromotriz da bateria não muda, a intensidade luminosa da lâmpada depende diretamente da corrente elétrica e, será maior quanto menor for a resistência equivalente do circuito de acordo com cada arranjo de chaves ligadas e desligadas conforme a tabela acima mostrou. Vamos, então, analisar cada tipo de diferentes combinações, determinando para cada uma a sua resistência equivalente e, consequentemente a corrente que passa na lâmpada. Código Chave S1 Chave S2 00 Desligada Desligada As setas na figura abaixo mostram o caminho da corrente elétrica no tipo 00, indicando uma combinação de resistores em série. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 32 de 61 A resistência equivalente é: 00 00R 10 20 30 R 60Ω Ω Ω Ω= + + = E a corrente total é: 00 00 12 V i i 0,2 A 60 Ω = = Código Chave S1 Chave S2 01 Desligada Ligada As setas na figura abaixo mostram o caminho da corrente elétrica no tipo 01, indicando que agora somente ficamos com um resistor. A resistência equivalente é: 01R 10 Ω= E a corrente total é: 01 01 12 V i i 1,2 A 10 Ω = = Código Chave S1 Chave S2 10 Ligada Desligada As setas na figura abaixo mostram o caminho da corrente elétrica no tipo 10, indicando que também ficamos com um resistor, porém com maior resistência quando comparado com o caso anterior. A resistência equivalente é: 10R 30 Ω= E a corrente total é: 10 10 12 V i i 0,4 A 30 Ω = = Código Chave S1 Chave S2 11 Ligada Ligada As setas na figura abaixo mostram o caminho da corrente elétrica no tipo 11, indicando que agora temos uma associação de todos os resistores em paralelo. A resistência equivalente é: 11 11 1 1 1 1 6 3 2 11 60 R 5,45 R 10 20 30 60 60 11 Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω + + = + + = = = = E a corrente total é: 11 11 12 V i i 2,2 A 5,45 Ω = = Assim, na ordem crescente de luminosidade (corrente elétrica), temos: 00 10 01 11i i i i Resposta da questão 5: [D] Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 33 de 61 Resistência equivalente dos resistores em paralelo: paralelo paralelo paralelo 1 1 1 1 R 12 6 12 1 1 2 1 R 12 R 3 Ω = + + + + = = Resistência equivalente do circuito: eq eq R 4 8 10 3 R 25 Ω = + + + = Corrente elétrica do circuito: eq U 40 i R 25 i 1,6 A = = = Tensão elétrica sobre os resistores em paralelo: paralelo paralelo paralelo U R i 3 1,6 U 4,8 V = = = Corrente elétrica que passa pelo resistor imerso no gelo: paralelo gelo gelo gelo gelo U R i 4,8 i 12 i 0,4 A = = = Temos que: 2 gelo gelo ot 2 2 2 R im Q mL P t mL t L m 12 0,4 t 3,34 10 m 0,575 10 g s t Δ Δ Δ Δ − = = = = Resposta da questão 6: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Na figura do enunciado, consta o valor de 1C ao lado do capacitor, o que possibilita duas interpretações: 1ª - O valor correto era de 1F. Nesse caso: Tensão sobre o capacitor: 2 2CU 1 U E 4,5 U 3 V 2 2 = = = Dependendo da polaridade, podemos ter: ( ) 5 3 i 0 2 = Como ( )i 0 2A, devemos ter que: ( ) ( ) 5 3 i 0 i 0 4 A 2 + = = Portanto, o módulo da variação de tensão entre os terminais do capacitor seria de 5 V 3 V 8 V.+ = 2ª - O valor indicava a carga de 1C no capacitor. Nesse outro caso: Tensão sobre o capacitor: QU 1 U E 4,5 U 9 V 2 2 = = = Portanto, para a única polaridade possível, o módulo da variação de tensão entre os terminais do capacitor seria de 5 V 9 V 14 V.+ = Resposta da questão 7: [E] ( ) ( ) i i v v E 5,4kW 0,5 30 h E 81kWh E P t E 3kW 0,25 30 h E 22,5 kWh Δ Δ Δ Δ Δ Δ = = = = = A economia de energia será: con conE 81 22,5 E 58,5 kWh= − = Resposta da questão 8: [D] Dados: 1cal 4,2 J= Calor específico da água 1cal g K.= Calor específico do gelo 0,5 cal g K.= Calor latente de fusão do gelo 80 cal g.= Quantidade de calor necessário para: Aquecer o gelo a 0 C : ( )1 gelo 1 1Q m c 1500 0,5 0 8 Q 6000 calΔθ= = + = Derreter o gelo: 2 2Q m L 1500 80 Q 120000 cal= = = Esquentar a água a 90 C : ( )3 água 3 3Q m c 1500 1 90 0 Q 135000 calΔθ= = − = Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 34 de 61 Logo, o calor total foi de: T 1 2 3 TQ Q Q Q 6000 120000 135000 Q 261000 cal= + + = + + = Potência necessária para o aquecimento: Q 261000 4,2 0,6P P 2610 W t 700Δ = = = Portanto, a resistência elétrica do ebulidor é de: 2 2 2U U 150 P R R P 2610 R 8,62 Ω = = = = Resposta da questão 9: [D] Com Gi 0,= teremos como consequência: ( ) ( )2 8 y 5 3 5 10y 40 y 4 Ω + = + = = Sendo assim, podemos redesenhar o circuito como: Portanto: U R i 48 16 i i 3 A = = = Resposta da questão 10: [B] As lâmpadas 3L e 4L estão em série. Assim, se 4L tiver seu filamento rompido, será interrompida a corrente nesse ramo do circuito e 3L também se apagará. Se as baterias forem ideais, as lâmpadas 1L e 2L continuarão acesas, sem sofrer alteração de brilho. Resposta da questão 11: [A] De acordo com o enunciado, devemos ter: Como os ramos em paralelo devem estar submetidos à mesma tensão, temos: s s R 180 0,8 20 0,2 R 2,25 Ω = = E a resistência equivalente será: eq eq 0,2 0,8 2,25 R 0,2 0,8 2,25 R 0,08 Ω = + = Resposta da questão 12: [E] Redesenhando o circuito: Aplicando a lei de Ohm-Pouillet: AB eq 24 U R i 12 i i 2A. 4 = = = Resposta da questão 13: [C] Resistência de cada cabo: cR 1 0,1km 0,1 km Ω Ω= = Resistência e corrente da carga: 3P U i 10 10 100 i i 100 A U R i 100 R 100 R 1Ω = = = = = = Tensão interna da fonte: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 35 de 61 ( ) ( )int cE r 2R R i 0,05 2 0,1 1 100 E 125 V= + + = + + = Equação da reta da figura 2: i ' t 1 150 25 1 0 i' 20t 650 0 650 0 1 = + − = Logo: t 1,25 ms i' 625 A= = Sendo assim, a nova resistência de cada cabo será: ( ) ( )int c c c c E r 2R ' i' 125 0,05 2R ' 625 0,2 0,05 2R ' R ' 0,075 Ω = + = + = + = Portanto, a energia dissipada será de: 2 2 3 d d c d E P t 2R ' i' t 2 0,075 625 1,25 10 E 73 J Δ Δ −= = = Resposta da questão 14: [C] Para as células voltaicas em série, podemos calcular a f.e.m. e a resistência interna equivalentes: eq eq E 50 2,3 V 115 V r 50 0,1 5Ω Ω = = = = Sendo R a resistência procurada, aplicando a lei de Pouillet, temos: eq eq E E 220 115 i 6 6R 30 105 6R 75 R r R 5 R 12,5 Ω − − = = + = = + + = Resposta da questão 15: [C] A potência do chuveiro é: = =P 2.800W 2,8kW. O tempo mensal (30 dias) de uso é: ( )= + + + + = =Δt 30 20 15 20 5 30 2.700min45h. Calculando a energia consumida: ΔE PΔt 2,8 45 ΔE 126 kWh.= = = Resposta da questão 16: [D] Observação: A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) recomenda que se evitem os termos “voltagem, amperagem e watagem”, pois são termos populares, e não técnicos. De acordo com a expressão da potência elétrica no resistor: = 2U P . R Como a tensão é constante, para aumentar a temperatura dá água, o chuveiro deve ter sua resistência diminuída. Resposta da questão 17: [B] Sabemos que a curva P i do gerador tem as seguintes características: Portanto: 2 2 2 1 1 25 25r r 120 480r 4r 625 625r 480r r 480 r 7,68 10 25 0,768 1,92 10 V ε ε ε ε Ω ε ε − = = = = = = = = = Resposta da questão 18: [D] Podemos redesenhar o circuito como: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 36 de 61 Bateria equivalente: E 25 V= Resistência equivalente: eq eq 20 20 R 10 10 10 20 20 R 20 Ω = + = + + = Valor da corrente pelo amperímetro: eqE R i 25 20 i i 1,25 A = = = Como em cada um dos resistores em paralelo passa uma corrente de 0,625 A, a ddp indicada no voltímetro é: 3V R i' V 20 0,625 V 12,5 V = = = Resposta da questão 19: [D] Cálculo das potências nos trechos: 2 2 1 1 1 2 2 2 2 12 2 2 3 3 13 2 2 4 4 14 E 10 P P 10 W R 10 E 10 100 P P 20 W 10 10R 5 10 10 E 10 100 P P 40 W 5 5R 2,5 5 5 E 10 100 P P 80 W 2,5 2,5R 1,25 2,5 2,5 = = = = = = = + = = = = + = = = = + Cálculo dos intervalos de tempo de descida: 2 A1 A1 A2 A2 A3 A3 A4 A4 AB AB gsen t 2 d 2d d t 2 10 0,5 5 2 10 t t 2,0 s 5 2 16,9 t t 2,6 s 5 2 22,5 t t 3,0 s 5 2 28,9 t t 3,4 s 5 2 36,1 t t 3,8 s 5 α Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ = = = = = = = = = = = = = Intervalos de tempo decorridos em cada trecho: 12 12 23 23 34 34 4B 4B t 2,6 2,0 t 0,6 s t 3,0 2,6 t 0,4 s t 3,4 3,0 t 0,4 s t 3,8 3,4 t 0,4 s Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ = − = = − = = − = = − = Logo, a energia total dissipada será: 1 12 2 23 3 34 4 4BE P t P t P t P t E 10 0,6 20 0,4 40 0,4 80 0,4 E 62 J Δ Δ Δ Δ= + + + = + + + = Resposta da questão 20: [C] [I] Verdadeira. Como o aumento de 2V , ocorre um aumento na aceleração com a qual os elétrons são emitidos de 1E para 2E , aumentando assim a corrente I que tende a um valor assintótico maxI . [II] Falsa. Neste caso, a frequência de radiação deve ser superior à frequência de corte do material emissor. [III] Falsa. Para 2V 0, os elétrons serão desacelerados, ficando a corrente com valor mínimo igual a zero, mas não invertida. [IV] Verdadeira. Apenas com a aplicação de 1V já é possível causar a emissão de elétrons de 1E para 2E como discutido anteriormente, o que gera uma corrente elétrica. Resposta da questão 21: [C] Cálculo da quantidade de calor fornecido para aquecer a água: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 37 de 61 ( ) Q m c T 1000 g m 0,5 L 500 g L cal Q 500 g 1 95 15 C Q 40000 cal g C Δ= = = = − = Transformando calorias em joules: 4,20J Q 40000 cal Q 168000 J 1cal = = Usando a equação que relaciona a potência, energia e o tempo, temos: E E P U i t t U i = = = Assim, como a energia térmica representa o calor transferido para a água, calculamos o tempo necessário para o aquecimento: E 168000 J t U i 100 V 4 A t 420 s 7 min = = = = Outra forma de resolução seria calcular direto o tempo combinando as equações anteriores e ajustando as unidades: Q m c T E P U i t Q E Δ= = = = Assim, ( ) m c T U i t m c T t U i cal 4,20J 500 g 1 95 15 C g C 1cal t t 420 s 7 min 100 V 4 A Δ Δ = = − = = = Resposta da questão 22: [A] Cálculo da potência elétrica: 2 2U 12 P P P 72 W R 2 = = = Cálculo do calor sensível necessário para o aquecimento da água: ( ) ( ) ( ) cal Q m c T Q 100 g 1 30 20 C Q 1000 cal g C 4,2 J Q SI 1000 cal Q SI 4200 J 1cal Δ= = − = = = Cálculo do tempo necessário para o aquecimento através da potência: Q Q 4200 J P t t t 58,3 s t P 72 W Δ Δ Δ Δ = = = = Resposta da questão 23: [D] Dados: 3 3 0V 1L 1.000 cm ; 1g cm ; U 110 V; i 10A; c 1cal g C; L 540 cal g; p 1atm; 1cal 4,2 J; t 40 min 2.400 s. ρ Δ = = = = = = = = = = = Calculando a energia liberada pelo forno no intervalo de tempo considerado: 6E P t Ui t 110 10 2.400 E 2,64 10 J.Δ Δ= = = = Calculando a massa inicial de água: 0M V 1 1.000 M 1.000 g.ρ= = = Se resta 1 4 de litro é porque 3 4 de litro evaporaram. A massa evaporada é: 3 3 m M 1.000 m 750 g. 4 4 = = = A quantidade de calor absorvida pela água é igual à soma do calor sensível com calor latente. ( ) 6Q Mc T mL Q 1.000 1 100 20 750 540 4,2 Q 2,04 10 cal.Δ = + = − + = O rendimento percentual aproximado é, então: 6 6 Q 2,04 10 100 100 77%. E 2,64 10 η η = = Resposta da questão 24: [B] Como o circuito está associado em série, a intensidade da corrente elétrica é a mesma para cada elemento do circuito, então a resistência na lâmpada 1R será: 1 1 1 1 U 4 R R R 20 i 0,2 Ω= = = Para calcular a resistência do resistor, primeiramente achamos a tensão gasta com a resistência interna iU obtida pela 1ª Lei de Ohm: i i iU r i U 5 0,2 U 1V= = = Logo, a tensão sobre o resistor 2U será: 2 2U 15 1 4 U 10 V= − − = Assim, a resistência do resistor 2R é: 2 2 2 2 U 10 R R R 50 i 0,2 Ω= = = Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 38 de 61 Resposta da questão 25: [D] Os cabos condutores devem ter baixa densidade e resistividade, para assim terem menor peso e resistência. Também devem transportar baixa corrente sob alta tensão, pois dessa forma, minimizam-se as perdas por efeito Joule nos cabos. Resposta da questão 26: ANULADA Questăo anulada no gabarito oficial. Resistência do fio: ( ) 8 f f2 3 L 4,9 10 12 R R 0,4 A 0,7 10 ρ Ω π − − = = = Resistência interna da lâmpada: 2 2U 3 R R 0,45 P 20 Ω= = = Resistência interna da pilha: p p p p U 3 R R 0,15 i 20 Ω= = = Resistência equivalente do circuito: eq eqR 0,2 0,45 0,15 R 1Ω= + + = Corrente do circuito: eqU R i 3 1 i i 3 A= = = Potência dissipada pela lâmpada: 2 2 d d P R i 0,45 3 P 4,05 W = = = Observaçăo: A banca usou L 6 m= para o comprimento do fio que liga a pilha à lâmpada, obtendo a alternativa [A] como resposta. Porém, o fio exigia 12 m para a conexăo. Resposta da questão 27: [E] Com a chave aberta: 0 0 0 0 0 0 1 2 2 2 1 2 0 V V A A V R A A 4R A R 4R V ρ ρ ρ = = = = = = Após o fechamento da chave: ( )0 1 12 2 V' V ' A ' ' A V Qt' V ' R ' R ' A A A ρρ ρ = = − = = = 1 2 1 2 3 E 0,4iR ' E 0,6iR R ' R 2 − = − = Logo: ( ) 2 0 2 2 02 2 2 2 2 2 2 2 2 V Qt R A3 3 R V Qt 2 2A 4R A R A R A3 Qt Qt 2,5 2 A R t 2,5 Q ρ ρ ρ ρ ρ ρ − = − = − = = = Resposta da questão 28: [C] O cálculo do resistor equivalente entre A e B envolve o cálculo de circuito em paralelo para as lentes do óculos e a série para o restante. Assim: Lente da esquerda: esq 6 R 2 3 Ω Ω= = Lente da direita: dir 12 R 4 3 Ω Ω= = Resistência equivalente entre A e B : Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 39 de 61 AB ABR 2 2 2 4 2 R 12Ω Ω Ω Ω Ω Ω= + + + + = Resposta da questão 29: [D] Redesenhando o circuito,temos: Obtemos assim as equações: ( ) 1 2 1 2 V 8 2i V 4 4i V 4 i i = − = − = + Resolvendo o sistema, chegamos a: 1 2 3 1 i A, i A e V 5 V 2 4 = = − = Resposta da questão 30: [C] Com o fechamento do interruptor do freio, teríamos: - Sem a interrupção do ponto P: Apenas a lâmpada de freio acenderia, pois só passaria corrente na malha a esquerda. E a tensão sobre a lâmpada de freio seria a mesma da bateria. - Com a interrupção do ponto P: Todas as lâmpadas acenderiam, pois estariam agora em série, com a mesma corrente passando entre si, mas com a tensão total da bateria sendo dividida entre elas, tendo portanto, um brilho menor que o normal devido a uma diminuição na potência. Resposta da questão 31: [C] Usando a Lei das malhas de Kirchoff na malha 1 da figura abaixo e a informação que as resistências são iguais, temos a equação: 1 L12 i R i R 0− − = Como foi informada a diferença de potencial da lâmpada, então: 1 Li R 3 = Assim: ( ) 12 3 i R 0 i R 9 1 − − = = Sabendo que a lâmpada e a resistência 1R estão associadas em paralelo, então a tensão no ramo da resistência é igual à tensão no ramo da lâmpada. ( )2i R 3 2 = A corrente 2i pode ser substituída pela corrente total e 1i fornecida: ( ) 2 1 2 i i i i i 0,5 3 = − = − Juntando as equações (2) e (3), temos: ( ) ( )i 0,5 R 3 i R 0,5 R 3 4− = − = Substituindo a equação (1) na equação (4), obtemos: 9 0,5 R 3 6 0,5 R R 12Ω− = = = Resposta da questão 32: [E] Dados: E 9V; U 5,7V; i 0,15A.= = = A força eletromotriz da bateria (E) é igual à ddp na lâmpada (U) somada com a ddp no resistor R(U ). Assim: ( )R 9 5,7 3,3 E U U E U Ri 9 5,7 R 0,15 R R 22 . 0,15 0,15 Ω − = + = + = + = = = Resposta da questão 33: [D] Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 40 de 61 As duas porções estão em paralelo: s s s v s s v v v v v s U R i i R 100 R i R i F F 500. U R i i R 0,2 = = = = = = = Resposta da questão 34: [C] Como a d.d.p entre os pontos A e B é zero, o resistor de 1Ω pode ser excluído do circuito. Relação entre as correntes (lei dos nós): Nó A : 5 4i i= Nó B : 2 1i i= Nó C : 2 3 5 3 1 5i i i i i i= + = − Nó D : 3 4 1 3 1 4 1 5i i i i i i i i+ = = − = − (mesmo resultado do anterior) Na malha ADCA : ( ) 1 4 3 5 1 5 5 5 2i 10 2i 4i 0 10 2i 4 i i 0 i 3 + − + = − + − = = Na malha ABCA : 2 2 1 10 10 3i 0 i i A 3 − = = = Logo: 5 3 4 35 5 35 i A ; i A ; i A. 9 9 9 = = − = Na malha BCDB : 2 3 10 5 U 3i 4i 0 U 3 4 3 9 70 U V 9 − − = = + − = Resposta da questão 35: [B] A equação característica de um gerador relaciona a diferença de potencial ( )U entregue pelo gerador ao circuito, a força eletromotriz do gerador ( ),ε a resistência interna do gerador ( )r e a corrente elétrica ( )i . U r iε= − Observando-se o gráfico, temos que 24 V,ε = assim como a resistência interna representa o módulo do coeficiente angular da reta, então, usando o valor de um ponto no gráfico, temos: ( )24 18 V 18 V 24 V r 2 A r r 3 2 A Ω − = − = = Resposta da questão 36: [D] Sendo 1i e 2i , respectivamente, as correntes nos ramos com o amperímetro e com o voltímetro, se igualarmos as tensơes nesses ramos, teremos: ( )1 212i 2 R i= + Mas: 2 2 V V Ri i R = = Substituindo este resultado na primeira equaçăo e lembrando que 1V i 2,= vem: ( ) ( ) ( )1 1 V V 12i 2 R 12R 2 R 12R 2 R 2 R i 12R 4 2R R 0,4 Ω = + = + = + = + = Portanto, a resistência equivalente do circuito será: ( )eq eq 2,4 12 R 2 0,4 / /12 R 2 14,4 Ω = + = = Valor de V (por divisăo de tensăo): 2 2 2 0,4 V 10 V 2 V 2 V Ri 2 0,4i i 5 A = = = = = Como a tensăo é igual nos ramos, devemos ter que: 1 2 112i 2,4i i 1A= = Logo, a corrente total no circuito é de: t 1 2 ti i i 1 5 i 6 A= + = + = Potência útil do circuito: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 41 de 61 2 2 u eq t uP R i 2 6 P 72 W= = = Portanto, o rendimento do gerador é de: 72 0,9 80 90% η η = = = Resposta da questão 37: [A] O aquecimento será tão mais rápido, quanto maior for o calor (Q) dissipado e, consequentemente, quanto maior for a potência dissipada. A potência dissipada depende da tensão (U) e da resistência equivalente eq(R ). eq2 2 eq Q Q Q Q P t t t R . t P U U R Δ Δ Δ Δ = = = = Essa expressão mostra que o tempo de aquecimento é diretamente proporcional à resistência equivalente. Para uma associação de n resistores idênticos associados em série e em paralelo as resistências equivalentes são, respectivamente: P S R Paralelo: R n Série: R nR = = Comparando, então, os tempos de aquecimento, para as associações série e paralelo: P 2 sP P2 2 S S 2 Q R t n tt R n 1U t . Q t nR n nt nR U Δ ΔΔ Δ Δ Δ = = = = = Concluindo: o menor tempo de aquecimento é para os três resistores associados em paralelo, como na montagem V e, o maior, é para os resistores associados em série, como na montagem I. Nas associações mistas, o tempo de aquecimento é um valor intermediário. Resposta da questão 38: [C] Dado: R 1,0 k 1.000 .Ω Ω= = No instante em que a carga deixa de fluir, q(t) 0.= Então: 3 0 12 t t 16s. 4 = − = A corrente é a derivada da carga em relação do tempo: dq 3 i q'(t) i A. dt 4 − = = = Como a carga é dada em unidades de 310− C, a intensidade da corrente elétrica é: 33 i 10 A. 4 −− = Calculando a energia dissipada através do resistor: ( ) 2 3 6 2 3 3 dis dis 3 10 9 10 E P t Ri t E 10 16 0 10 4 16 Δ Δ − − = = = − = 16 3 dis E 9 10 J.− = Resposta da questão 39: [E] Do gráfico, através da área, extraímos a quantidade de corrente elétrica média ( )mi consumida nas três horas: ( )+ + = =m m 10 20 10 1h 40 i i A 3 h 3 Da expressão da potência elétrica, temos: = = = E P U i E U i t t Assim, = = = 40 E 220 V A 3 h E 8800 Wh 8,8 kWh 3 Logo, o valor consumido em reais, será: =Valor 8,8 kWh R$ 0,30 1 kWh =R$ 2,64 Resposta da questão 40: [A] Cálculo da energia do relâmpago: E P E P t t = = , onde: P =potência em watts [W]; E =energia em joules [J]; t = tempo em segundos [s]. Sabendo que P U i= Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 42 de 61 U =diferença de potencial em volts [V]; i = intensidade da corrente elétrica em ampères [A]. Assim, a energia do relâmpago é: 8 13E U i t E 3 10 V 36000 A 1s E 1,08 10 J= = = Para cada lâmpada de 60 W ligadas durante 10 minutos gastamos uma energia de: lamp lampE 60 W 600 s E 36000 J= = Fazendo a razão entre as energias, temos a quantidade de lâmpadas que podemos utilizar no tempo dado: 13 8 lamp E 1,08 10 J nº lâmpadas nº lâmpadas 3 10 lâmpadas E 36000 J = = = Resposta da questão 41: [D] Cálculo do tempo de uso mensal do chuveiro por análise dimensional: = 30 min tΔ pessoa 4 pessoas dia 30 dias 1h 60 min =t 60 hΔ Cálculo da Energia mensal consumida em kWh : = = =E P t 6 kW 60 h E 360 kWhΔ Cálculo do valor gasto com energia mensalmente por análise dimensional: =custo 360 kWh R$ 0,50 1 kWh =custo R$ 180,00 Resposta da questão 42: [A] Como a ligação dos canhões de luz é feita em paralelo, temos que a tensão em cada um deles é a mesma que a gerador, assim a corrente em cada canhão será: P 1100 W P U i i i 5,0 A U 220 V = = = = A energia total consumida com os canhões será: 5E 60 s P E P t 10 1100 W 10 min E 66 10 J t 1min = = = = Alternativa [A]. Resposta da questão 43: [B] Dados: LU 3,0; U 2,0V; i 0,02A.= = = Como a lâmpada está em série com a configuração de resistores, a tensão no conjunto é igual à soma das tensões. L R L eq eq eq eq 1 U U U U U R i 3 2 R 0,02 R R 50 . 0,02 Ω= + = + = + = = Das propostas apresentadas, só se obtém uma associação de resistores de resistência equivalente igual ao valor calculado, ligando-se, em série, dois resistores de 25 .Ω Resposta da questão 44: [D] [A] Falsa. Cálculo da massa de água evaporada: evm 2000 g 40% 800 g= = Assim, o calor latente para essa massa de água evaporada é: 5 lat ev v latQ m L 800 g 540 cal g Q 4,32 10 cal= = = [B] Falsa. O calor total corresponde à soma do calor latente e o calor sensível. Nos falta o cálculo do calor sensível de toda a água que aqueceu até o ponto de ebulição: ( )s sQ m c T 2000 g 1cal g C 100 20 C Q 160000 calΔ= = − = O calor total será: 5 tot s lat totQ Q Q 160000 cal 432000 cal Q 5,92 10 cal= + = + = Transformando para joules: 5 totQ 5,92 10 cal= 4,18 J 1 cal 62,47456 10 J= [C] Falsa. A potência é dada por: totQ P t = Assim: 62,47456 10 J P 20 min = 60 s 1 min P 2062,13 W = [D] Verdadeira. Com a expressão da potência elétrica em função da resistência elétrica e a tensão, temos: 2 2U U P R R P = = Substituindo os valores e calculando: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 43 de 61 ( ) 22 110 VU R R R 5,87 P 2062,13 W Ω= = = [E] Falsa. Usando a primeira lei de Ohm e isolando a intensidade da corrente elétrica: U 110 V i i i 18,75 A R 5,87 Ω = = = Resposta da questão 45: [B] A energia calorífica total E é a soma do calor sensível 1Q e do calor latente 2Q , bem como, da potência elétrica P do fogão multiplicada pelo tempo t.Δ 1 2E P t Q QΔ= = + Cálculo do calor sensível para aquecimento da água até a ebulição: Sabendo que 1L de água é igual a 1kg de água, então: ( )1 1 1 kJ Q m c T Q 1kg 4,2 100 25 C Q 315 kJ kg C Δ= = − = Cálculo do calor latente para a vaporização: 2 2 2 kJ Q m L Q 1kg 2256 Q 2256 kJ kg = = = Calor total necessário para aquecimento e vaporização: 1 2E Q Q E 315 2256 E 2571kJ= + = + = Tempo necessário para todo o processo: E 2571kJ 2571kJ 1min E P t t t t 1285,5 s kJP 2000 W 60 s 2 s t 21,425 min Δ Δ Δ Δ Δ = = = = = = Resposta da questão 46: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. Como Q VC,= o módulo da carga elétrica armazenada inicialmente em cada capacitor é dado por: 9 8 1 9 8 2 Q 10 2 10 2 10 C Q 10 4,5 10 4,5 10 C − − − − = = = = Sendo fechada a chave S, 1Q perderá uma carga QΔ devido à inversão de polaridade, e 2Q ganhará uma carga de mesmo valor devido ao princípio de conservação de carga elétrica. Como a soma da tensão sobre os capacitores deverá equivaler a tensão total de 10 V, podemos equacionar: 1 2 1 2 1 2 8 8 9 9 8 8 8 8 8 8 8 Q Q Q Q V V 10 10 C C 2 10 Q 4,5 10 Q 10 2 10 4,5 10 4,5 (2 10 Q) 2 (4,5 10 Q) 9 10 9 10 4,5 Q 9 10 2 Q 9 10 6,5 Q 9 10 Q 13,846 nC Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ − − − − − − − − − − − − + + = − + = − + − + = − − + + = − + + + = = = Portanto, o capacitor 1C tem uma variação de 13,846 nC,− valor este que não consta em nenhuma das alternativas. Resposta da questão 47: [A] A resolução do problema passa pela transformação de unidades Potência Área para Energia , tempo Área para isso, basta transformar Potência em ( )W para J , s segundos ( )s em minutos ( )min e área de centímetros quadrados ( )2cm para milímetros quadrados ( )2mm . Relações usadas: 2 2J 1W 1 ;1min 60 s e 1cm 100 mm s = = = 3Energia W 10 tempo Área = 2cm J 1 s 1 W 60 s 21 cm 1min 2 2 J 600 100 mm min mm = Resposta da questão 48: [B] A carga final é numericamente igual a área do trapézio, destacada na figura. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 44 de 61 ( ) ( )3 34 1,5 Q A 1200 3.300 mAh 3.300 10 A 3,6 10 s 11.880As 2 Q 11.880 C. −+ = = = = = = Resposta da questão 49: [D] [A] Falsa. O volt expressa a quantidade de energia por unidade de carga. [B] Falsa. Em ampères mede-se a quantidade de carga por unidade de tempo. [C] Falsa. O ohm mede a tensão elétrica por unidade de corrente elétrica. [D] Correta. [E] Falsa. Como já especificado, ampère mede a quantidade de carga por unidade de tempo. Resposta da questão 50: [D] Suponha um gráfico qualquer tensão versus tempo, como o que segue: Sabendo que V(t) R I,= sendo R a resistência e I a corrente, tem-se que: Q 1 V(t) R I R Q V t (1) t R = = Da figura 1, pode-se afirmar que a área do retângulo hachurado de base t e altura V(t) é tal que: N AREA V(t) t (2)= Combinando-se as equações (1) e (2), tem- se: N AREA R Q (3)= Suponha agora a figura 2: nota-se que a área total sob o gráfico, do instante 0t t= a ft t= é aproximadamente o que segue: total i i i i A Área V(t ) t R Q (4) = = sendo iQ as parcelas de carga referentes a cada retângulo hachurado. total i total i A R Q RQ (5)= = Conclui-se de (5) que: total total 1 Q A (6) R Voltando ao gráfico gerado pelo osciloscópio, conclui-se que a área sob o gráfico entre os instantes 0 s e 2 s é proporcional à carga total coletada da nuvem pela placa. Seja e eQ n q−= a carga total de elétrons coletados, e p pQ n q+= a carga total de prótons coletados, de modo que en é o nº de elétrons, pn o nº de prótons e q o Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 45 de 61 módulo das cargas do elétron e do próton, sendo q q .− += − Dessa forma, a carga total Q(t) que atravessou a placa até o instante t é: e p e p p e p e Q(t) Q (t) Q (t) n q n q Q(t) (n n )q Q(t) 1 1 n (t) n (t) A(t) (7) q q R − += + = + = − − = sendo A(t) a área sob o gráfico da tensão por tempo, do instante inicial até o instante t. Com base em (7), conclui-se que no intervalo de tempo referente à região M : p e M e p n n 0 (pois A 0) n n − e na região N, tem-se, pelo mesmo raciocínio: p e N p e n n 0 (pois A 0) n n − Analisemos cada uma das afirmativas: [I] A área indicada por M no gráfico é proporcional ao excesso e e pn n n = − da carga coletada de elétrons em relação à de prótons, ou melhor dizendo, à carga negativa líquida; e não propriamente à carga total de elétrons, como afirma a assertiva. Já a área indicada por N é proporcional às cargas positivas coletadas, seguindo o mesmo raciocínio, que corresponde à carga positiva líquida, devido ao excesso de prótons coletados em relação aos elétrons. Com essas ressalvas, a afirmativa pode ser considerada verdadeira. Infelizmente, o enunciado está mal formulado, podendo gerar dúvidas. [II] A carga total de elétrons coletados é igual à de prótons, do instante t 0 s= até t 2 s,= já que as áreas M e N têm mesmo módulo e sinais contrários, resultando numa área total nula, o que indica uma carga total nula. A carga total na região N, gerada pelo excesso de prótons é levemente inferior a metade da área do retângulo subentendido entre os instantes t 1 s= e t 2 s,= e a tensão de 0,15 V. Logo, 6 6 N 0,15V 9 N N 1 1 1 1 Q A (2 10 1 10 ) 0,15 2 R 2 50 Q 1,5 10 C 1,5nC Q 1nC. − − − = − = Da mesma forma, seguindo o mesmo raciocínio: MQ 1nC. − Logo, N M| Q | | Q | 1nC. Portanto, a afirmativa é verdadeira. [III] Como explicado no item [I], a diferença de cargas positivas e negativas é a causa da detecção de tensão pelo osciloscópio. Logo, a afirmação é falsa, pois em praticamente todos os instantes as quantidades de prótons e elétrons coletados pela placa são diferentes. Resposta da questão 51: [E] Força eletromotriz induzida na barra: BLv 6 1 2 12 Vε ε= = = Corrente elétrica na barra: 12 i i 12 A R 1 ε = = = Como a barra desliza com velocidade constante, devemos ter que: mF F BiL F 6 12 1 F 72 N = = = = Resposta da questão 52: [B] Considerando que as pilhas sejam ideais, estando elas em paralelo, a ddp no resistor é: U 1,5V.= Aplicando a 1ª lei de Ohm: U 1,5 i i 0,1A. R 15 = = = Resposta da questão 53: [C] Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 46 de 61 Observação: de acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), os termos "voltagem, amperagem e watagem" são considerados populares, não devendo ser usados na linguagem científica. Os correspondentes termos corretos são: tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp), corrente elétrica e potência. - Elias: Pela 1ª lei de Ohm: = = = = V 1 1 i V Ri i i V . R R R V Graficamente, pode-se interpretar esse resultado como sendo o inverso da resistência igual à tangente trigonométrica do ângulo que a reta secante que passa pela origem e pelo ponto considerado forma com o eixo das abscissas. A figura mostra as secantes geométricas à curva dada em dois pontos, A e B, e os correspondentes ângulos de inclinação, α e .β A A B A B B 1 tg R 1 1 tg tg R R . R R1 tg R α α β β = = Então a resistência da lâmpada cresce com o aumento da tensão. Elias fez uma afirmação correta. - Felipe: Para = V 4V i 0,2A. Então: = = V 4 R R 20 . i 0,2 Ω Felipe fez uma afirmação correta. - Glória: Como demonstrado para Elias, nesse tipo de gráfico, o inverso da resistência elétrica do dispositivo é calculado pela inclinação da reta secante que passa pela origem e pelo ponto considerado. Glória fez uma afirmação incorreta. Resposta da questão 54: [D] Como a corrente na malha da direita é nula, esta se comporta como um aberto e a fem 2ε será igual a ddp na lâmpada. A resistência equivalente do circuito será, portanto: eq 1 L eq 1 2 R r R 3 3 R 1Ω = + = + = A corrente na malha da esquerda será igual a: 1 eqR i 1,5 1 i i 1,5 A ε = = = Logo: 2 L 2 2 R i 2 1,5 3 1 V ε ε ε = = = Resposta da questão 55: [B] Cálculo da resistência de cada farol: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 47 de 61 2 2U 12 P 60 R 2,4 R R Ω= = = Resistência equivalente (resistores em paralelo): eq eq 2,4 2,4 R R 1,2 2,4 2,4 Ω = = + Corrente do circuito: eqV R i 12 1,2 i i 10 A = = = Dentre as opções, a que corresponde à menor amperagem capaz de proteger o circuito é a da alternativa [B]. Resposta da questão 56: [C] Pelas especificações técnicas, a lâmpada 1L , ao ser alimentada por uma tensão de 30 V, deverá consumir 60 W. Para a mesma tensão, 2L deverá consumir 30 W. A potência pode ser expressa conforme as equações (1) e (2), a seguir: P VI (1)= ou, tendo em conta que V I : R = 2V V P VI V (2) R R = = = Conclui-se que, segundo as especificações: 1 1 1 2 2 2 P 60 W I 2 A V 30 V (3) P 30 W I 1 A V 30 V = = = = = = sendo 1I e 2I as correntes que devem alimentar as lâmpadas 1L e 2L , respectivamente. Da equação (2), conclui-se que: 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 V 30 R 15 P 60 (4) V 30 R 30 P 30 Ω Ω = = = = = = sendo 1R e 2R as resistências das lâmpadas 1L e 2L , respectivamente. Com base nos valores das correntes especificadas para cada lâmpada e nos valores calculados das resistências, cada alternativa será analisada. [A] Incorreta. O circuito pode ser redesenhada da seguinte forma equivalente: 1 2 60 (15 30 30) I 60 I I I 0,8 A 75 = + + = = = = Como se pode observar, as correntes 1I e 2I não possuem os valores especificados, conforme a equação (3). [B] Incorreta. Aplicando-se a lei das malhas para a malha ,α tem-se: 1 1 1 60 60 15 I 30 I 0 I 1,3 A 45 − − = = Como a corrente 1I , que passa por 1L , também passa por 2L , conclui-se que: 2 1I I 1,3 A= Esses valores das correntes 1I e 2I não correspondem aos valores especificados na equação (3). [C] Correta. O circuito pode ser simplificado para: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 48 de 61 uma vez que: eq eq 1 1 1 2 1 R 15 R 30 30 30 15 Ω= + = = = Aplicando-se a lei das malhas em α no circuito simplificado, tem-se que: 1 eq 1 1 60 15 I R I 0 60 60 I 2 A 15 15 30 − − = = = = + Aplicando-se a lei das malhas em β no circuito original, tem-se que: 2 230 I 30 I 0 I I (5)− = = Aplicando-se lei dos nós no nó A do circuito original, tem-se que: 1 2I I I (6)= + Das equações (5) e (6), conclui-se que: 1 2 I 2 I 1 A 2 2 = = = Em suma: 1I 2 A= e 2I 1A,= que são valores especificados na equação (3). Logo, a alternativa [C] é a resposta correta. [D] Incorreta. Aplicando-se a lei das malhas em ,α tem-se que: 2 2 60 60 30 I 0 I 2 A 30 − = = = Da malha ,β tem-se que: 2 1 1 2 1 30 I 15 I 30 I 0 30 I 30 2 I 1,3 A 15 30 45 − − = = = + Vê-se que nenhum dos valores obtidos para as correntes correspondem ao especificado nas equações (3). [E] Incorreta. O circuito por ser simplificado da seguinte forma: Sendo que: eq eq 1 1 1 2 1 3 1 R 10 R 15 30 30 30 10 Ω + = + = = = = Aplicando-se a lei das malhas em ,α tem-se que: eq 2 2 2 eq 60 R I 30 I 0 60 60 I 1,5 A 30 R 30 10 − − = = = = + + Da malha β do circuito original, tem-se que: 1 1 I 15 I 30 I 0 I (7) 2 − = = Aplicando-se a lei dos nós em B (circuito original), tem-se que: 2 1I I I (8)= + Combinando-se (7) e (8) chega-se ao seguinte resultado: 1 2 1 1 1 1 2 I 3 2 2 I I I I I I I 1,5 1A 2 2 3 3 = + = + = = = = Conclui-se assim que os valores obtidos para 1I e 2I não correspondem aos valores especificados. Resposta da questão 57: [E] A figura 1 ilustra um dos módulos de resistores. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 49 de 61 Considerando que todas as resistências são iguais, pela simetria do módulo da figura 1, em relação ao eixo pontilhado, conclui-se que as tensões em A e em B são iguais, ou seja, A BU U .= Sendo assim, a resistência assinada na figura 1 está em curto, e a representação do módulo pode ser simplificado, conforme a figura 2. Sabe-se que os pontos A de todos os módulos estão ligados entre si por um condutor ideal. O mesmo ocorre com os pontos B e C. Da simetria dos módulos, pode-se assim – considerando também a interligação já citada entre os pontos A,B e C dos diferentes módulos – que também todos os pontos D indicados genericamente pela figura 2 estão num mesmo potencial, apesar de não estarem necessariamente interligados por um condutor ideal. Pode-se assim afirmar que entre os pontos A e D existe uma associação de N resistores R em paralelo, sendo a resistência equivalente eqR dada por: eq eq N 1 1 1 N R R (1) R R R R N = + + = = O mesmo ocorre entre os pontos B e D, e entre os pontos C e D.Sendo assim, o circuito completo formado por todos os módulos pode ser simplificado, conforme a figura 3. Pela Lei das Malhas, conclui-se que: eq eq eq U R I R (2I) 0 U UN I (2) 3R 3R − − = = = A potência total dissipada TP nos resistores é dada por: 2 2 2 2 T T R NU R NU R NU 2 NU P 2 P (3) N 3R N 3R N 3R 3 R = + + = Do enunciado sabe-se que TP N watts.= Desse fato, em conjunto com a equação (3), é possível concluir que: 2 N 3 2U N R = 2U 3 R 2 = Resposta da questão 58: [B] Cálculo do resistor equivalente: t t R 3R R R R 2 2 = + = Cálculo da corrente elétrica total: t t t V V 2V i i 3RR 3R 2 = = = Análise das afirmativas: [I] Verdadeira. Pela primeira lei de Ohm, 1 t 1 2V 2V V R i R V 3R 3 = = = Então 2 1 2 V V V V V 3 = − = E, como no trecho em paralelo, as resistências são iguais, a corrente se Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 50 de 61 divide igualmente nos ramos ficando 1 2i 2i .= [II] Falsa. Ver o cálculo do item anterior, sabendo que as tensões no trecho em paralelo são iguais, isto é, 2 3V V .= [III] Falsa. 2 3i i= e 2 3V V .= [IV] Verdadeira. Ver cálculo da corrente elétrica total. [V] Verdadeira. Ver cálculo do resistor equivalente. Resposta da questão 59: [A] A figura mostra um LED e a sua representação num circuito. A seta indica o sentido de condução. Assim, para que o diodo conduza o polo positivo - ânodo (terminal mais longo) deve estar ligado ao polo positivo da bateria. Obviamente, quando a ddp é nula ( )U 0= ele não conduz em sentido algum. Resposta da questão 60: [C] Analisando cada um dos esquemas: [A] A lâmpada já está acesa, pois está em circuito fechado, mesmo com a chave aberta, sem que o anel toque o fio retorcido. [B] A lâmpada não acende, pois ao fechar a chave, a pilha fica em curto circuito. [C] É o único em que a lâmpada somente acende quando o anel tocar o fio retorcido, com a chave fechada. [D] A lâmpada já está acesa, mesmo com a chave aberta, sem que o anel toque o fio retorcido. Quando o anel tocar o fio retorcido a lâmpada apaga, pois a pilha entra em curto circuito. [E] A lâmpada não acende, pois mesmo com a chave fechada, o circuito não fecha mesmo quando o anel tocar o fio retorcido. Resposta da questão 61: [D] Seja P a potência absorvida pela célula fotovoltaica; I a intensidade máxima de incidência de radiação; A a área da superfície receptora hexagonal; e α o ângulo de incidência da radiação sobre a superfície da célula. Essas grandezas estão relacionadas da seguinte forma: P I A cos (1)α= Quando a radiação incide perpendicularmente sobre a superfície, então 0 ,α = e a potência P absorvida é máxima, ou seja: máxP I A cos0 I A (2)= = Substituindo-se (2) em (1), tem-se: máxP I A cos P cos (3)α α= = Do enunciado conclui-se que máxP 100W= e que U 10V= é a tensão constante de saída da célula. Ao sofrer a rotação, a célula reduz a potência fornecida. Essa potência é calculada da seguinte forma: 2 2 2U 10 [V ] P 40W (4) R 2,5 [ ]Ω = = = O ângulo final de incidência deve ser tal que: máx máx P 40 P P cos cos 0,4 P 100 acos(0,4) (5) α α α = = = = = A figura 1 ilustra a célula voltaica na estrutura cúbica numa posição tal que o eixo de rotação esteja ortogonal ao papel. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 51 de 61 Seja a o lado da estrutura cúbica, ou seja, o comprimento da aresta. Na figura 1, 0α corresponde ao ângulo de incidência antes da rotação ,θ de modo que: 0θ α α= − sendo α a posição final desejada, ou melhor, o ângulo final de incidência desejado, e já calculado na equação (5). Para o cálculo de 0,α é necessário obter antes as expressões de h e , indicadas na figura 1, em função de a. Primeiramente, é possível obter a expressão de h com base na figura 2. O lado GH do triângulo BGH corresponde a uma das arestas da superfície hexagonal. Nota-se da figura 2 que: 22 2 2 22 1 1 a a 2 GD GH 2 (7) 2 2 2 4 a a a 2 a a 2 h GD h (8) 2 2 4 8 4 = = = = − = − = = Da figura 1, obtém-se a expressão de , salientando-se que AF corresponde à diagonal da base quadrada da estrutura, ou seja, AF a 2 := a 2 2h AF AF 2h a 2 2 4 2 a (9) 2 + = = − = − = Da figura 1, conclui-se também que: 2 2 cos (10) ED a β = = + Substituindo-se (9) em (10), tem-se que: 2 2 2 a a2 cos 2 a a 2 β = = + 2 2 a 2 2 3 (11) 31 3 1 2 2 = = + Ainda da figura 1, sabe-se que: 0 0 0 0 90 180 90 3 3 sen cos asen (12) 3 3 β α β α α β α + + = + = = = = Das equações (5), (6) e (12), conclui-se finalmente que: 0 3 acos(0,4) asen 3 θ α α = − = − Resposta da questão 62: [A] Cálculo da potência: 2 2U 220 P R 22 P 2200 W = = = Também temos que: Q mc P t t Δθ Δ Δ = = Mas m m V, V ρ ρ= = logo: Vc P t ρ Δθ Δ = Como a vazão Q é dada por Q V t,Δ= vem: P P Qc Q c ρ Δθ ρ Δθ = = Substituindo os valores, chegamos a: ( ) 2200 Q Q 0,055 L s 1000 4 37 27 Q 55 mL s = = − = Resposta da questão 63: [A] Corrente do circuito quando o dimer está inoperante (sua resistência é nula): L L P 24 W P U i i i i 2 A U 12 V = = = = Resistência da lâmpada: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 52 de 61 U 12 V U R i R R R 6 i 2 A Ω= = = = Para a lâmpada dissipando 81% de sua potência, calculamos a corrente e a tensão na lâmpada: 2 2 L L L L L 24 0,81 P R i 24 0,81 6 i i i 1,8 A 6 U R i U 6 1,8 U 10,8 V = = = = = = = Logo, a tensão no dimer para essa condição é: D bat L D DU U U U 12 10,8 U 1,2 V= − = − = E, finalmente a potência dissipada no dimer é: D D D DP U i P 1,2 1,8 P 2,16 W= = = Resposta da questão 64: [B] Considere a figura: A intensidade de luz numa posição genérica x rsenθ= do anteparo é expressa pela seguinte equação: 2 0 sen I I (1) α α = Sendo: 2 2 1 kdsen (2) 2 2 k (3) r x z α θ π λ = = = + Se x é tal que x z, então a seguinte aproximação pode ser adotada: x sen (4) z θ θ Substituindo-se (3) e (4) em (2), tem-se que: 1 2 α = 2 x dx d (5) z z π π λ λ = Em x 0,= tem-se o pico máximo central de intensidade de radiação sobre o anteparo. Para x 0, as posições sobre o anteparo com intensidade de radiação nula, devido ao padrão de interferência, podem ser obtidas a partir da equação (1) da seguinte forma: 2 2 0 2 2 sen 1 I 0 I 0 sen 0 z dx sen 0 dx z α α α α λ π π π λ = = = = dx n z π λ = n , para n 1, 2, x nz (6) d λ = = Na figura, pΔ corresponde à largura do máximo central, e a partir da equação (6), conclui-se que: p 1z ( 1)z 2z (7) d d d λ λ λ Δ = − − = Com base nas equações (6) e (7), é possível analisar cada uma das afirmações do enunciado. No experimento 1, partiu-se da hipótese de que d , d λ λ ε = sendo ε bem pequeno. Da equação (6), conclui-se que nx nz ,ε= e os pontos de interferência destrutiva tendem a se aproximar da posição x 0,= sendo que os pontos com intensidade não nula dificilmente são detectados para maiores valores de x. Logo, das afirmações [I], [II] e [III], apenas a afirmação [I] é verdadeira. No experimento 2, d é reduzido de modo a ficar com a mesma ordemde grandeza de .λ (d ~ )λ Da equação (6), conclui-se que os pontos de interferência destrutiva, e consequentemente os demais pontos de interferência construtiva, ficam mais espaçados, distanciando-se do pico central. Da equação (7), conclui-se que a largura do máximo central também aumenta. Com base nessas considerações, a afirmação [IV] é sempre verdadeira, e a afirmação [V] pode ser verdadeira, desde que o fotodetector 2F se encontre exatamente sobre um ponto de interferência destrutiva. Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 53 de 61 Resposta da questão 65: [B] A potência elétrica em função da tensão é dada por: P U i= Então, calculando a potência por cabo, adequando as unidades e dividindo pela tensão teremos a corrente: 14000 MW P i i U = = 1000 kW 12cabos 1 MW 7 1000 7 A kA 2,3 kA 500 kV 3 3 = = = Resposta da questão 66: [D] Primeiramente vamos calcular as resistências equivalentes para os dois casos: Situação 1: circuito em paralelo com cada ramos contendo uma série. eq1 2R 4R 4 R R 2R 4R 3 = = + Situação 2: dois circuitos idênticos em paralelo ligados em série entre si. eq2 R 2R 2 4 R 2 2 R R R 2R 3 3 = = = + As resistências equivalentes dos dois circuitos são exatamente iguais. Analisando as alternativas na ordem em que aparecem, temos: [V] Se as resistências são iguais para os dois casos, então as intensidades das correntes elétricas também serão iguais. [F] Vimos pelos cálculos de resistência equivalente que as resistências são iguais. [F] A intensidade da corrente elétrica nas duas situações será a mesma, pois as resistências equivalentes são iguais. [F] A diferença de potencial entre o ramo A e B na situação 1 será igual a zero, pois no circuito em paralelo a tensão é constante, sendo assim a diferença de potencial é nula. Resposta da questão 67: [C] Pela Primeira Lei de Ohm, a tensão elétrica U varia linearmente com a corrente i, sendo a resistência R a constante de proporcionalidade, que é função da temperatura T . ( )U R T i= Para a situação descrita, a tensão elétrica é regulável de modo que a corrente fique constante, portanto temos i constante. E, quando o sistema está em equilíbrio com o ambiente, significa que a temperatura é constante e que também a resistência R é constante. Então, sendo a tensão dependente da resistência e da corrente, mas com ambos constantes, significa que a mesma também será constante. Logo, U ,δ= com δ constante. Resposta da questão 68: [B] A quantidade de calor sensível Q recebida pela água é igual à Energia elétrica E. Q E= Sabendo que o calor sensível é: Q mc TΔ= Ainda que, a energia elétrica é: E P tΔ= Mas a potência é dada por: 2 2 U P U i R i R = = = Substituindo e juntando na primeira equação: 2U mc T t R Δ Δ= Portanto, o tempo para aquecer a água fica: 2 m c T R t U Δ Δ = Substituindo os valores e fazendo as mudanças de unidades: ( ) ( ) 2 cal 4,2 J 800 g 1 70 20 C 30 g C 1 cal t t 350 s 120 V Ω Δ Δ − = = Resposta da questão 69: [A] Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 54 de 61 11 19 8 m 3 0 m n e n e vQ 3000 10 1,6 10 3 10 i 0,48 A 1 A St S 30 10 v i 10 A. Δ ΔΔ Δ − = = = = = = Resposta da questão 70: [A] Cálculo da resistência pela a2 Lei de Ohm: 13 2 11 2 10 10 R R 4 10 A 0,5 ρ Ω − = = = Pela a1 Lei de Ohm, a máxima ddp ocorrerá quando tivermos a máxima corrente. Portanto: máx máx 11 6 5 máx máx U R i U 4 10 0,5 10 2 10 U 200 kV − = = = = Resposta da questão 71: [C] Usando a primeira Lei de Ohm, obtemos a resistência equivalente do circuito: eq eq eq eq U 24 V U R i R R R 4,8 i 5 A Ω= = = = Observando o circuito temos em série os resistores R e de 5 Ω e em paralelo com o resistor de 8 .Ω Assim, eq 2 1 1 1 1 1 1 R 8 R 5 4,8 8 R 5 8 4,8 1 3,2 1 4,8 8 R 5 R 538,4 R 5 12 R 7 Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω ΩΩ Ω Ω Ω = + − = + + − = = + + + = = Resposta da questão 72: [B] [I] Falsa. Resistores chamados de ôhmicos possuem uma relação linear entre tensão e corrente, sendo a resistência elétrica o coeficiente angular desta reta. No gráfico apresentado a razão entre tensão e corrente não é constante. [II] Verdadeira. A resistência do filamento é dada por: U R i = e podemos ler no gráfico o valor da corrente para a tensão dada de 6V. Assim, temos: U 6 V R R R 6 i 1,0 A Ω= = = [III] Falsa. Calculando a potência com a expressão: P U i= e retirando a corrente elétrica do gráfico para a tensão de 8V, temos: P U i P 8 V 1,2 A P 9,6W= = = Resposta da questão 73: [C] Usando a Segunda Lei de Ohm para a resistência de cada fio R A ρ= E fazendo a razão entre suas resistências, conseguimos simplificar suas áreas transversais e o comprimento de cada fio, temos: 1 1 2 2 R R ρ ρ = Sabendo que a tensão é constante na associação em paralelo, podemos equacionar a Primeira Lei de Ohm para cada ramo dessa associação: U R i constante= = 1 1U R i= e 2 2U R i= Então: 1 1 2 2R i R i = 1 1 2 2 R i i R = Finalmente, substituindo a relação entre as resistências e a relação entre as correntes elétricas: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 55 de 61 2 1 1 1 1 2 i 2 i i 2 i ρ ρ = = Logo, 1 22 .ρ ρ= Resposta da questão 74: [D] Como o comprimento total do condutor equivale inicialmente a 15,5 L, os valores da resistência e da corrente iniciais são iguais a: 1 15,5L R S ρ = e 1 1 U US I R 15,5 Lρ = = Energia consumida 1E antes de 1f queimar: 2 2 2 2 1 1 11 12 2 2 E 15,5 L U S U ST P R I E T S 62 L15,5 L 4 ρ ρρ = = = Após a queima de 1f , o novo comprimento do condutor será de 11L, e os novos valores da resistência e corrente serão: 2 11L R S ρ = e 2 2 U US I R 11 Lρ = = Energia consumida 2E após a queima de 1f e antes da queima de 2f : 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 2 E 11 L U S U ST P R I E T S 44 L11 L 4 ρ ρρ = = = Como foram decorridos T T 2 T 4 4 + = após a queima desses fusíveis, a energia total consumida pelo circuito será dada por: 2 2 Total 1 2 2 Total U ST U ST E E E 62 L 44 L 1 1 U ST E 62 44 L ρ ρ ρ = + = + = + Resposta da questão 75: [E] A figura abaixo mostra o comportamento da corrente elétrica. As potências dissipadas são: ( ) 2 1 2 3 1 22 2 3 3 P P Ri . P 4P 4P . P R 2i P 4Ri = = = = = = Assim, o resistor que mais dissipa potência é 3R . Então: 2 2 3 20 1 P RI 20 80I I I A. 80 2 = = = = Da lei de Ohm, a máxima ddp entre A e B é: AB eq AB 80 1 120 U R I 80 U 60V. 2 2 2 = = + = = Resposta da questão 76: [C] O circuito do instrumento pode ser reescrito conforme a figura (1): Como o instrumento está sendo analisado em regime permanente, as bobinas cB e pB podem ser consideradas curtos circuitos, conforme a figura (2): Sabe-se que: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 56 de 61 instrumento p c instrumento real real 2 real c P C I I (1) P P (2) P P R I (3) ε = − = = Do circuito, considerando cR R, pode-se concluir que: c c p p V V I (4) R R R V I (5) R = + = A equação (2) pode ser reescrita da seguinte forma: real instrumento( 1)P P (6)ε + = Substituindo-se as equações (1) e (3) na equação (6), tem-se: 2 c p c( 1)R I C I I (7)ε + = Substituindo-se as equações (4) e (5) na equação (7), tem-se: 2 pp V V V C ( 1)R C R R R R 1 ε ε + = = + Resposta da questão 77: [C] [F] A resistência elétrica no resistor 5R é de 3 . ( ) 4 0 3 4 4 5 6 6 6 5 5 5 5 5 5 i i i 0,2 1,3 i 1,5 A. Da figura: i i i 1,5 1 i i 0,5 A. 6 U R i 6 R 0,5 R R 12 . 0,5 Ω = + = + = = + = + = = = = = [F] A tensão elétrica no resistor 1R é de 2 V. No resistor 2R a corrente é 2i . Aplicando a lei de Ohm: 2 2 2 2 2U R i 2 4i i 0,5A.= = = Sendo 1i a corrente em 1R , pela lei dos nós: 1 2 3 1 1i i i i 0,5 1,3 i 0,8A.+ = + = = Calculando a tensão em 1R : 1 1 1 1U R i 3 0,8 U 2,4V.= = = [V] A potência dissipada pelo resistor 4R é de 9 W. ( ) 22 4 4 4 4P R i 4 1,5 4 2,25 P 9W.= = = = [V] O valor da resistência elétrica 6R é de 6 . Os resistores 5R e 6R estão em paralelo. Logo estão sob mesma tensão: ( ) 6 5 6 6 6 6 6 U U 6V. U R i 6 R 1 R 6 .Ω = = = = = Resposta da questão 78: [D] Supondo a corrente no sentido horário, aplicando o método das malhas, temos: 1 1 2 2r i r i 0 10 2i 2i 10 0 i 5 A ε ε− − + = − − + = = Também devemos ter que: BC 1 1U r iε= − (ou BC 2 2U r i )ε= − + BC BC U 10 2 5 U 0 V = − = Resposta da questão 79: [B] Calculando a resistência equivalente do circuito, temos que: ( )eq eq eq R 1 2 / /2 / /2 2 5 R 1 R 3 3 Ω = + = + = Desta forma, é possível calcular a corrente que circula no circuito. eq E 5 i 5R 3 i 3 A = = = Analisando a fonte de tensão e o primeiro resistor como sendo um gerador, temos que: AB AB AB V E R i V 5 1 3 V 2 V = − = − = Resposta da questão 80: [C] As lâmpadas 2L e 3L estão ligadas corretamente, consumindo a potência Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 57 de 61 nominal. Porém, 1L não está ligada de acordo com as suas especificações consumindo potência diferente da nominal. Calculemos essa nova potência supondo que sua resistência permaneça constante. 2 2'2 '1 12 ' 1 200 120 PU 100 120R P P 30 W. R 120 200 4100 P R = = = = = = A energia consumida é diretamente proporcional ao tempo de operação: ( )E P t .Δ Δ= Assim, consome mais energia a lâmpada que dissipa maior potência. ' 2 1 3 2 1 3P P P E E E . Resposta da questão 81: [C] Para calcular a potência do aquecedor, é preciso descobrir qual a resistência do mesmo. É preciso notar que diversos resistores não estão funcionando de fato, restando somente os resistores conforme figura abaixo. Como podemos ver, todos os resistores (12 no total) estão ligados em série, e cada um deles tem o valor de 1 .Ω Assim, eqR 12Ω= Desta forma, a potência fornecida pelo aquecedor é de: 2 2 eq U 120 P P 1200 W R 12 = = = Agora é preciso descobrir quanto de energia é necessária para aquecer a quantidade de água dada no enunciado, de forma a se ter uma variação de temperatura de 36 F. Para tal, utiliza-se a equação do calor sensível: Q m c TΔ= Onde, m é a massa de água, c é o calor específico da água e TΔ a variação de temperatura em Celsius. Assim, a massa é dada por: ( ) 2t H Om V d m 30 50 80 1 m 120000 g = = = E a variação de temperatura em Celsius é: c f c c T T 5 9 5 36 T 9 T 20 C Δ Δ Δ Δ = = = Logo, ( ) 6 6 Q 120000 1 20 Q 2,4 10 cal ou Q 2,4 10 4,2 Q 10080000 J = = = = Logo, a energia necessária é de 10080000 Joules para aquecer a água de forma a variar a temperatura conforme pedido no enunciado. Assim, utilizando o valor de potência calculado, podemos precisar o tempo necessário para aquecer a água conforme pedido no enunciado. E P t 10080000 1200 t t 8400 s ou t 2,33 horas = = = Resposta da questão 82: [C] Em um transformador, a potência no primário é igual a potência no secundário. Logo, 1 2 2 2 2 2 P P 100 V i 100 i 5 i 20 A = = = = Como os aparelhos estão ligados em paralelo e todos requerem uma corrente de api 0,1A,= pela Lei de Kirchhoff, sabemos que a corrente irá se dividir igualmente para cada um dos aparelhos. Desta forma, podemos calcular o número de aparelhos (n) que podem ser alimentados conforme cálculo a seguir: Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 58 de 61 2 ap i 20 n i 0,1 n 200 aparelhos = = = Resposta da questão 83: [D] Para que seja possķvel aquecer o volume total (4 litros) de įgua de 20 C até a temperatura de 100 C, é necessįria a seguinte quantidade de calor: ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 3 1 1 Q m c Q d V c Q 1 4 4 10 100 20 Q 1280 kJ Δθ Δθ = = = − = Para que seja possķvel evaporar 2 litros desta mesma įgua, é necessįria a seguinte quantidade de calor: ( ) ( ) 2 2 3 2 2 Q m L Q d V L Q 1 2 2230 10 Q 4460 kJ = = = = Desta forma, o calor total necessįrio a ser fornecido deve ser: ( ) ( ) T 1 2 3 3 T T Q Q Q Q 1280 10 4460 10 Q 5740 kJ = + = + = Para o aquecimento da įgua, tem-se uma resistźncia ligado a uma fonte de tensćo conforme enunciado. Pela 1Ŗ lei de Ohm, temos que: U R i 50 i 1 i 50 A = = = A potźncia fornecida pela resistźncia para a įgua é: 2 2 P R i P 1 50 P 2500 W ou P 2500 J s = = = = Ou seja, a resistźncia fornece a įgua uma energia de 2500 Joules a cada segunda. Assim, o tempo necessįrio para que seja satisfeita a situaēćo descrita é: 3 TQ 5740 10 t P 2500 t 2296 s = = = Resposta da questão 84: [A] Consumo mensal para aquecimento de água em watt: E 153 kWh 153.000 Wh= = Com eficiência de 50%, temos: 153.000 Wh E 306.000 Wh 0,5 = = Insolação mensal em horas: h 30dias t 6 180 h / mês dia mês = = Potência mensal requerida: E 306.000 Wh P 1700 W / mês t 180 h / mês = = = E, finalmente, a área mínima para o consumo mensal de água quente será: 2 2 P 1700 W A A 5 m I 340 W / m = = = Resposta da questão 85: [A] A corrente elétrica (I) no fio de entrada é igual à soma das correntes nos aparelhos. 1 2 3 P I 1.500 300 400 2.200 U I I 10 A. 220 220 220 220 I i i i = = + + = = = + + A energia dissipada em 1h na fiação é: ( ) 22E P t RI t 2 10 1 200 Wh E 0,2 kWh.Δ Δ= = = = = Resposta da questão 86: [D] anual 15 Wh 1kWh 365 dias R$ 0,60 C R$ 3,285 / ano dia 1000 Wh 1ano kWh = = Resposta da questão 87: [B] Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 59 de 61 A economia de energia é diretamente proporcional a diferença de potência entre as lâmpadas. dif dif P 100 9 P 91W = − = Assim, considerando a utilização diária de 7 horas, a economia de energia em um dia é de: Dia kWh dif Dia Dia Econ C P 7 91 Econ 0,3 7 1000 Econ 0,1911Reais = = = Para “recuperar” o valor da diferença entre o custo das lâmpadas (R$ 55), levará: 55 nº dias 0,1911 nº dias 288 dias = Resposta da questão 88: [E] A energia do ferro elétrico, em joules, é dada por: E P tΔ= onde: P é a potência em watts tΔ é o intervalo de tempo em segundos. Mas a potência relaciona-se com a tensão (volts) e a corrente (ampéres) dadas, com a seguinte expressão: P U i= Temos então a energia elétrica do ferro: 60 s E U i t E 110 V 8 A 5 min E 264000J 1min Δ= = = Essa mesma energia é utilizada para aquecer 3 kg de água, com isso, temos que aplicar o calor sensível. Q m c TΔ= Onde: m é a massa da água em gramas; c é o calor específico da água em cal (g C), (transformar calorias em joules) TΔ é a diferença detemperatura em graus Celsius Logo, ( ) Q 264000 J T T T 21 C cal 4,18Jm c 3000 g 1 g C 1cal Δ Δ Δ= = = Resposta da questão 89: [E] Para o circuito em paralelo, as tensões são iguais para as duas lâmpadas, podendo calcular as intensidades das correntes para cada uma: 1 2 P P U i i U 40 W i 0,36 A 110 V 100 W i 0,91 A 110 V = = = = = = Logo, podemos afirmar que a lâmpada 1 em relação à 2 tem a potência menor, a ddp é a mesma e a potência dissipada é menor como informa os dados de cada uma. Resposta da questão 90: [D] A figura mostra as correntes relevantes para a resolução da questão. Os respectivos cálculos estão a seguir. Trecho CD, em paralelo (mesma tensão): 2 2 3 3 3 3R i R i 3 1 1i i 3 A.= = = Trecho CB, ramo superior: 4 2 3 4i i i 1 3 i 4 A.= + = + = 2 3 234 4 234 234 2 3 R R 3 1 3 11 R R 2 R 2 R . R R 3 1 4 4 Ω = + = + = + = + + Os dois ramos estão sob mesma tensão: 234 4 5 5 5 5 11 R i R i 4 11i i 1A. 4 = = = Trecho AB, ramos superior: 1 4 5 1i i i 4 1 i 5 A.= + = + = Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 60 de 61 A potência dissipada em 1R é: 2 2 1 1P R i 2 5 P 50 W.= = = Resposta da questão 91: [C] A resistência equivalente do cubo está esquematizada na figura planificada abaixo: Como os resistores são iguais entre si, temos uma simetria indicada pelos pontos coloridos. Em relação ao vértice A, os pontos vermelhos possuem a mesma queda de tensão, portanto são idênticos. Da mesma forma em relação ao vértice B, os pontos azuis também são os mesmos. Assim o resistor equivalente será: eq eq eq R R R 5R 5 60 R R R 50 3 6 3 6 6 Ω Ω = + + = = = Usando a primeira lei de Ohm: 220 V U R i i i 4,4 A 50 Ω = = = Resposta da questão 92: [E] Calculando a resistência equivalente para cada circuito, teremos circuitos equivalentes se as resistências equivalentes forem iguais. Para o circuito (I): eq eq 1 1 1 1 R R R R R R 3 = + + = Para o circuito (II): eq eq eq 1 1 1 1 1 1 2R R R R R R R 2R R 3 = + = + = + Para o circuito (III): eq R R 3 = Para o circuito (IV), temos uma associação em paralelo e série: eq eq R 3R R R R 2 2 = + = Para o circuito (V): eq eq eq 1 1 1 1 2 1 R R R R / 2 R R R R 3 = + = + = Logo, os circuitos que apresentam as mesmas resistências equivalentes são: (I), (II) e (V). Resposta da questão 93: [B] [A] Incorreta. A eletrólise é um processo não espontâneo, onde os elétrons fluem do ânodo para o cátodo. [B] Correta. Na eletrólise, a energia elétrica é convertida em energia química, num processo não espontâneo. [C] Incorreta. Em uma pilha temos a conversão de energia química em elétrica, através de um processo espontâneo. [D] Incorreta. Em uma pilha galvânica, o processo é espontâneo com oE 0.Δ [E] Incorreta. Na pilha galvânica, o processo é espontâneo, onde o cátodo é o polo positivo e o ânodo o polo negativo. Resposta da questão 94: [D] [I] Falsa. O campo elétrico gerado pelas cargas elétricas deve ser próximo do valor limite da resistência dielétrica do ar que é de três milhões de volts por metro aproximadamente. Assim, quando o campo elétrico atinge esse valor, obtemos o fenômeno do raio. [II] Verdadeira. [III] Falsa. A energia pode ser armazenada, mas na a corrente elétrica. [IV] Verdadeira. Supondo instantânea a velocidade da luz do relâmpago, dado a sua relativa proximidade, podemos saber a distância que o raio caiu em relação à nossa posição da seguinte maneira: conta-se os segundos Lista de Exercícios: Física | Eletrodinâmica Página 61 de 61 passados aos avistar o clarão. Como o som viaja aproximadamente a 340 m / s , ou seja, a cada 3 segundos o som avança 1000m ou 1km. Assim, dividindo o tempo em segundos por três, teremos uma aproximação da distância que o raio caiu de nós em quilômetros. [V] Verdadeira. As descargas elétricas produzidas nos dias de tempestade possuem um largo espectro eletromagnético indo desde as ondas de rádio até os raios gama de alta energia, passando pela luz visível e pelos raios X. Resposta da questão 95: [A] Para a vazão dada, temos: 3 L / min 3kg / min= Fica subentendido que o tempo será 1min 60s.= A energia elétrica está relacionada com a potência de acordo com a equação: E P t= E a energia térmica vem da expressão do calor sensível: Q m c TΔ= Igualando as duas equações: Q E= P t m c TΔ = Isolando a variação de temperatura e substituindo os valores: P t T m c 5400 J / s 60 s T T 25,7 C 3 kg 4.200 J / kg C Δ Δ Δ = = =