Atividade de Pesquisa - Eletricidade I (2)

Prévia do material em texto

ELETRICIDADE I
Aluno (a): 
Data: 03 / 06 / 24
Atividade de Pesquisa
NOTA:
INSTRUÇÕES:
→ Esta Atividade contém 17 questões. Totalizando 10 pontos.
→ Preencher devidamente seus dados no cabeçalho.
→ Utilize o espaço delimitado abaixo de cada questão para as suas respostas.
→ Ao terminar grave o arquivo com o nome Atividade de Envio (nome do aluno).
→ Salve o arquivo no formato .pdf e envie pelo sistema.
1) Qual é a intensidade da corrente elétrica que passa por uma resistência de 1kΩ submetida a uma tensão de 12V?
R.: A intensidade da corrente elétrica que passa por uma resistência de 1 kΩ submetida a uma tensão de 12 V é de 0,012 A ou 12 mA. 
2) A lâmpada da lanterna possui comportamento não ôhmico devido, principalmente, à temperatura do filamento durante a incandescência. Determine a resistência da lâmpada para a sua condição normal de operação: V = 4,5V e I = 200mA.
Para encontrarmos a resistência de um corpo, devemos utilizar a seguinte fórmula:
U = R*i
Onde
· U = voltagem;
· R = resistência elétrica;
· i = corrente elétrica
Para calcularmos a resistência, temos que transformar a corrente para ampéres. Temos:
i = 200/1000 = 0,2A
Calculando a resistência, temos:
R = U/i
R = 4,5V/0,2A
R = 22,5Ω
3) Determine a resistência de um fio de cobre de 4 mm de diâmetro e 10 km de comprimento.
Substituindo na segunda lei de ohm para cálculo da resistência elétrica de um fio de cobre de 4 mm de diâmetro e 10 km de comprimento, lembrando que o cobre possui resistividade igual a 0,0172 Ω. mm²/m
R = ρL/A = 0,0172 . 10000/π . 2²
R = 13,69 Ω
4) Considere um resistor com as seguintes especificações: 1kΩ - 1/2W.
a) Qual é a corrente Imáx e a tensão Vmáx que ele pode suportar?
 22,4mA 22,32V
b) Que potência P’ ele dissiparia caso a tensão aplicada V’ fosse metade de Vmáx?
 0,12W
c) Quanto vale a relação Pmáx / P’ e qual conclusão pode ser tirada?
 4,17
5) Uma lâmpada residencial está especificada para 127V / 100W. Determine:
a) A energia elétrica consumida por essa lâmpada num período de cinco horas diárias em um mês de 30 dias;
Primeiro precisamos calcular o consumo diário em kWh:
100W ÷ 1000 = 0,1kW (potência em quilowatts)
0,1kW x 5h = 0,5kWh (consumo diário em quilowatt-hora)
Agora, para calcular o consumo mensal, basta multiplicar o consumo diário pelo número de dias:
0,5kWh x 30 dias = 15kWh (consumo mensal em quilowatt-hora)
b) O valor a ser pago por esse consumo, sabendo que a empresa de energia elétrica cobra a tarifa de R$ 0,30 por kWh mais um imposto de 33,33%.
Primeiro precisamos calcular o valor do imposto:
15kWh x R$ 0,30/kWh = R$ 4,50 (valor sem imposto)
R$ 4,50 x 33,33% = R$ 1,50 (valor do imposto)
Agora, para calcular o valor total a ser pago, basta somar o valor sem imposto e o valor do imposto:
R$ 4,50 + R$ 1,50 = R$ 6,00
6) Uma turbina de uma usina hidrelétrica com capacidade de 100.000 kWh abastece uma região com tensão de 127V. Quantas lâmpadas de 200W/127V essa turbina pode alimentar simultaneamente?
10*10^7 / 2*10^2 = 5 *10^5 = 500.000 lâmpadas
7) No circuito ao lado, são conhecidos os valores de E1, E3, V1, V2 e V4. Determine E2 e V3 para que a lei de Kirchhoff para tensões seja válida.
Pelo circuito apresentado, os valores das tensões de E₂ e V₃ são, respectivamente, 10V e 22V.
Lei de Kirchhoff para as malhas
A lei de Kirchhoff para as malhas, ou lei de Kirchhoff para tensões, é uma lei que diz que o somatório de queda de tensões em uma malha deve ser nulo, ou seja:
∑V = 0
Separando o circuito apresentado em duas malhas: o da direita (malha 1) e da esquerda (malha 2), e percorrendo eles no sentido horário, temos a seguinte relação:
· Malha 1:
E₁ + E₂ - V₂ - V₁ = 0
15 + E₂ - 8 - 17 = 0
E₂ = 10V
· Malha 2:
V₂ - E₂ + V₃ - E₃ + V₄ = 0
8 - 10 + V₃ - 25 + 5 = 0
V₃ = 22V
8) Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B do circuito:
→ 30 ohms 
9) Determine a tensão, a corrente e a potência em cada resistor da rede resistiva ao lado.
Req = (r2//r3) + r1
Rq = (8k2//10k) + 500
Rq = 4505,5 + 500
Rq = 5k
U = 20V
It = 20/5000 = 4mA
Pt = 20 * 4mA = 80mW
R1:
I = 4mA
U = 500 * 4mA = 2V
P = 2V * 4mA = 8mW
R2:
U = 18V
I = 18/8200 = 2,19mA
P = 18 * 2,19m = 39,51W
R3 :
U = 18V
I = 18/10000 = 1,8mA
P = 18 * 1,8m = 32,4mW
10) Determine a tensão e a corrente no resistor R4 do circuito ao lado.
Resposta: IR4 = 2,5mA
VR4= 6V
Explicação:
IR1 = 22/4400 = 0,005 ou 5mA
IR4= o,oo5*2400/2400+2400=0,0025A ou 2,5mA
VR4= 1200*0,005=6V
11) No circuito ao lado, determine a potência dissipada pelo resistor R5, sabendo que I2 = 120mA
R4 e R5 em paralelo > Req = 50
R2 e (R3 + Req) em paralelo > Req' = 75
R1 + Req' em série > 175
i = E/175 = 42/175 = 0,24A = 240mA
Como i2 = 120mA > i3 = 120mA "240mA se dividem entre i2 e i3
como R4 = R5 > i3 se divide entre i4 e i5, igualmente > i5 = 60mA = 0,06A
Pd = R5*i5² = 100*0,06² = 100*0,0036 = 0,36W = 360mW
12) No circuito ao lado, determine a resistência equivalente e a corrente fornecida pela fonte de alimentação.
A resistência equivalente do circuito em ponte é de 104,63 ohms e a corrente fornecida pela fonte é de 0,143 A.
Determinação da resistência equivalente e da corrente
Para calcular a resistência equivalente deste circuito em ponte devemos aplicar o teorema de Kennelly em uma das redes triângulo dele. Escolhemos a rede formada pelos dois resistores de 150 ohm (R1 e R2) e o resistor de 100 ohm (R3):
O circuito fica como representado na imagem adjunta, nele, podemos calcular a resistência equivalente:
Com essa resistência equivalente podemos determinar a corrente fornecida pela fonte de alimentação aplicando a lei de Ohm:
Em que E é a tensão da fonte de alimentação.
13) Considere a rede resistiva ao lado e determine:a) A resistência equivalente do circuito;
b) A corrente total fornecida pela
 fonte de alimentação ao circuito.
A resistência equivalente é de 74,96 ohms 
 
A corrente total fornecida pela fonte é de 0,33 A. 
14) Um rádio AM/FM portátil funciona, em condições normais de operação, com as seguintes especificações: 3V/450mW. Qual deve ser o valor do resistor R2 para que esse rádio opere a partir de uma fonte de 12V, conforme a montagem ao lado? Observação: O divisor de tensão é formado por R1 e R2 // Rrádio.
Para o rádio operar corretamente, o resistor 2 do divisor de tensão deve ser de 72 ohms. 
15) Considerando o divisor de corrente ao lado, determine I1 e I2	a partir da sua equação geral.
Resposta:L1= 2,55mA
L2=21,55mA
16) Dado o circuito ao lado, determine a corrente e a tensão na carga RL pelo método de Thévenin, para cada um dos valores seguintes que ela pode assumir: RL1 = 100Ω; RL2 = 500 Ω; RL3 = 1,5kΩ.
A tensão e a corrente na resistência de carga RL é, segundo seu valor:
· 4,95 V e 0,0495 A com RL1=100 ohms.
· 12,68 V e 0,025 A com RL2=500 ohms.
· 17,14 V e 0,0114 A com RL3=1500 ohms.
Como se obter o circuito equivalente de Thévenin?
A resistência do circuito equivalente de Thévenin é igual à resistência medida entre os terminais em que o teorema foi aplicado, passivando as fontes, no caso das fontes de tensão, elas devem ser passivadas colocando-as em curto-circuito.
A tensão equivalente de Thevenin é aplicada com circuito aberto nos terminais em que o teorema foi aplicado, analisando o circuito tem-se:
Como determinar tensão e corrente na carga?
Utilizando o circuito equivalente de Thevenin é possível calcular a tensão na carga nas três situações utilizando a expressão do divisor de tensão, e a corrente utilizando a lei de Ohm.
17) Considere o circuito RC ao lado, no qual o capacitor encontra-se totalmente descarregado.
Para resolver esse problema, primeiro precisamos calcular a constante de tempo do circuito. A constante de tempo (t)para um circuito RC é dada por t = R * C, onde R é a resistência em ohms e C é a capacitância em farads.
Vamos calcular a constante de tempo (t):
R = 100 kΩ = 100,000 Ω
C = 10 µF = 10 x 10^-6 F
t = R * C
t = 100,000 Ω * 10 x 10^-6 F
t = 1 s
Conclusões:
· Inicialmente, o capacitor se comporta como um curto-circuito, permitindo a passagem de corrente máxima.
· Conforme o tempo passa, o capacitor começa a acumular carga, reduzindo a corrente no circuito.
· Após um período de tempo suficiente (aproximadamente 5 constantes de tempo), o capacitor está totalmente carregado e atua como um circuito aberto, interrompendo efetivamente a corrente.
Atividade de Pesquisa: ELETRICIDADE I
image7.png
image8.png
image9.jpeg
image10.png
image11.png
image12.png
image13.png
image14.png
image15.png
image1.png
image16.png
image17.png
image18.png
image19.png
image20.png
image2.png
image3.png
image4.png
image5.png
image6.png