Tópicos de Física 30 Anos - (Vol 3)-127-129

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Parte II – Eletrodinâmica126
14. A diferença de potencial U entre os terminais de um fio me-
tálico ligado a uma pilha é igual a 1,2 V e a intensidade da corren-
te que o percorre é 5 A.
Analise, então, as seguintes afirmações:
 I. Os portadores de carga elétrica que percorrem o fio são elétrons.
 II. A soma dos módulos das cargas dos portadores que pas-
sam por uma seção transversal do fio, em cada segundo, é 
igual a 5 coulombs.
 III. O fio recebe 1,2 J de energia de cada coulomb de carga que o 
percorre de um terminal ao outro.
 IV. A potência elétrica consumida pelo fio é igual a 6 W e isso 
significa que o fio recebe 6 joules de energia por segundo, na 
forma de energia térmica.
 São corretas as seguintes afirmações:
a) Nenhuma. d) Apenas II e III.
b) Apenas I, II e IV. e) Todas.
c) Apenas I, III e IV.
15. Quando ligado a uma tensão de 100 V, um aquecedor elétrico 
recebe uma potência elétrica de 1 800 W. Calcule:
a) a intensidade da corrente elétrica no aquecedor;
b) a energia elétrica recebida pelo aquecedor, em 1 h de funcio-
namento, em kWh.
16. Um aquecedor elétrico de imersão, ligado a uma tomada de 
110 V, eleva de 20 °C a 100 °C a temperatura de 660 gramas de 
água, em 4,0 minutos. Supondo que a água aproveite toda a ener-
gia térmica produzida e sendo 1,0 cal/g °C o seu calor específico, 
calcule:
a) a potência do aquecedor (use 1,0 cal 5 4,2 J);
b) a corrente elétrica no aquecedor.
17. (UFRN) Um chuveiro elétrico tem potência de 2 800 W, e uma 
lâmpada incandescente tem potência de 40 W. O tempo que a 
lâmpada deve ficar ligada para consumir a mesma energia gasta 
pelo chuveiro em dez minutos de funcionamento é:
a) 1 hora e 10 minutos.
b) 700 horas.
c) 70 horas.
d) 11 horas e 40 minutos.
18. (Vunesp-SP) Um jovem casal instalou em sua casa uma 
ducha elétrica moderna de 7 700 watts/220 volts. No entanto, os 
jovens verificaram, desiludidos, que toda vez que ligavam a du-
cha na potência máxima, desarmava-se o disjuntor (o que equi-
vale a queimar o fusível de antigamente) e a fantástica ducha 
deixava de aquecer. Pretendiam até recolocar no lugar o velho 
chuveiro de 3 300 watts/220 volts, que nunca falhou. Felizmente, 
um amigo – físico, naturalmente – os socorreu. Substituiu o ve-
lho disjuntor por outro, de maneira que a ducha funcionasse 
normalmente.
A partir desses dados, indique a única alternativa que descreve 
corretamente a possível troca efetuada pelo amigo.
a) Substituiu o velho disjuntor de 20 ampères por um novo, de 
30 ampères.
b) Substituiu o velho disjuntor de 20 ampères por um novo, de 
40 ampères.
c) Substituiu o velho disjuntor de 10 ampères por um novo, de 
40 ampères.
d) Substituiu o velho disjuntor de 30 ampères por um novo, de 
20 ampères.
e) Substituiu o velho disjuntor de 40 ampères por um novo, de 
20 ampères.
19. Quando lemos uma matéria sobre usinas hidrelétricas, frequen-
temente deparamos com a unidade kVA. Trata-se de uma unidade 
de medida de:
a) carga elétrica; d) energia;
b) corrente elétrica; e) potência.
c) diferença de potencial;
20. Um ebulidor com as especificações 800 W-220 V, correta-
mente ligado, elevou de 20 °C a 100 °C a temperatura de uma 
determinada quantidade de água, durante 5,0 minutos. 
Sabendo que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/g °C e que 
sua massa específica é igual a 1,0 g/mL, determine o volume da 
água aquecida.
Suponha que toda energia térmica produzida seja entregue à água 
e considere 1,0 cal 5 4,0 J.
21. Os gráficos a seguir representam a tensão (U) e a intensidade 
de corrente elétrica (i) em um aquecedor, em função do tempo (t):
U (V)
200
10 200 t (min)
i (A)
5
10 200
t (min)
10
Exercícios nível 2
Calcule o consumo de energia elétrica, em kWh, nos vinte minu-
tos de funcionamento.
22. (Fuvest-SP) As lâmpadas fluorescentes iluminam muito 
mais do que as lâmpadas incandescentes de mesma potência. 
Nas lâmpadas fluorescentes compactas, a eficiência luminosa, 
medida em lumens por watt (lm/W), é da ordem de 60 lm/W e, 
nas lâmpadas incandescentes, da ordem de 15 lm/W. Em uma 
residência, 10 lâmpadas incandescentes de 100 W são substitu-
ídas por fluorescentes compactas que fornecem iluminação 
equivalente (mesma quantidade de lumens). Admitindo que as 
lâmpadas ficam acesas, em média, 6 horas por dia e que o 
preço da energia elétrica é de R$ 0,20 por kWh, a economia 
mensal na conta de energia elétrica dessa residência será de, 
aproximadamente:
a) R$ 12,00.
b) R$ 20,00.
c) R$ 27,00.
d) R$ 36,00.
e) R$ 144,00.
23. (Vunesp-SP) Normalmente, aparelhos elétricos têm manual 
de instruções ou uma plaqueta que informa a potência que ab-
sorvem da rede elétrica para funcionar. Porém, se essa informação 
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Tópico 1 – Corrente elétrica e resistores 127
não estiver disponível, é possível obtê-la usando o medidor de 
energia elétrica da entrada da residência. Além de mostradores 
que permitem a leitura do consumo de cada mês, o medidor 
tem um disco que gira quando a energia elétrica está sendo 
consumida. Quanto mais energia se consome, mais rápido gira 
o disco. Usando esse medidor, um estudante procedeu da se-
guinte forma para descobrir a potência elétrica de um apare lho 
que possuía.
apagou todas as luzes. O disco cessou de girar.
-
da e mediu o tempo que o disco levou para dar uma volta 
completa.
-
pois quatro lâmpadas conhecidas, repetindo o proce dimento 
da medida. A partir dos dados obtidos, construiu o gráfico 
do tempo gasto pelo disco para dar uma volta completa em 
função da potência absorvida da rede, mostrado na figura a 
seguir.
Potência (watts)
0
10
20
30
40
50
60
0 50 100 150 250 300 350 400 450 500
Te
m
p
o
 p
a
ra
 u
m
a
 v
o
lt
a
 (
s)
70
80
P
200
Finalmente, ligando apenas o aparelho cuja potência desejava co-
nhecer, observou que o disco levava aproximadamente 30 s para 
dar uma volta completa.
a) Qual a potência do aparelho?
b) O tempo gasto pelo disco e a potência absorvida são grande-
zas diretamente proporcionais ou inversamente proporcio-
nais? Justifique sua resposta.
24. (Unicamp-SP) O gráfico abaixo mostra a potência elétrica 
(em kW) consumida em uma certa residência ao longo do dia. A 
residência é alimentada com a voltagem de 120 V. Essa residência 
tem um fusível que se queima se a corrente ultrapassar um certo 
valor, para evitar danos na instalação elétrica. Por outro lado, 
esse fusível deve suportar a corrente utilizada na operação nor-
mal dos aparelhos da residência.
a) Qual o valor mínimo da corrente que o fusível deve suportar?
b) Qual é a energia em kWh consumida em um dia nessa resi-
dência?
c) Qual será o preço a pagar por 30 dias de consumo se o kWh 
custa R 0,12?
Consumo de energia elétrica ao longo do dia
0
1
2
3
4
5
6
P
o
tê
n
ci
a
 (
k
W
)
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hora
15. Primeira Lei de Ohm
Vamos procurar, agora, uma relação entre a di-
ferença de potencial aplicada em um condutor e a 
intensidade da corrente causada por ela. Para isso, 
considere o seguinte experimento: um fio metálico 
de tungstênio, por exemplo, é submetido a uma di-
ferença de potencial (ddp) U, estabelecendo-se nele 
uma corrente elétrica de intensidade i. Suponha que 
um sistema de refrigeração mantenha constante a 
temperatura do fio.
U
i
Usando uma pilha comum, de modo a se ter U 
igual a 1,5 V, vamos admitir que i seja igual a 0,1 A.
Usando duas pilhas comuns, convenientemen-
te interligadas, temos U igual a 3,0 V e, nesse caso, 
Bloco 3
constataremos uma corrente de intensidade i igual 
a 0,2 A. Note que U dobrou, de 1,5 V para 3,0 V, o 
mesmo ocorrendo com i, que também dobrou, de 
0,1 A para 0,2 A.
Se for usada uma bateria de 6,0 V, verificaremos 
que a corrente passará a valer 0,4 A. Note, novamen-
te, que U quadruplicou, de 1,5 V para 6,0 V, o mes-
mo ocorrendo com i.
ser demonstrado por teoria, revela que a ddp U e a 
intensidade de corrente i são grandezas diretamente 
proporcionais, ou seja:
U
i 5 
1,5 V
0,1 A5 
3,0 V
0,2 A 5 
6,0 V
0,4 A 5 15 V/A
Note, então, que:
U
i
 5 constante
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Parte II – Eletrodinâmica128
A proporcionalidade entre U e i também pode 
ser visualizada por meio do gráfico a seguir, cons-
truído a partir dos valores citados no texto.
U (V)
6,0
0,1 0,40 i (A)0,2
1,5
3,0
O gráfico que 
relaciona U com 
i é um segmento 
de reta passando 
pela origem dos 
eixos.
Se repetirmos a experiência usando um fio de 
outro metal, como o nicromo (liga que contém ní-
quel e cromo), de mesmas dimensões que o fio de 
tungstênio e na mesma temperatura constante, ob-
teremos os seguintes resultados:
U 5 1,5 V ⇒ i 5 0,005 A 5 5 · 10–3 A
U 5 3,0 V ⇒ i 5 0,010 A 5 10 · 10–3 A
U 5 6,0 V ⇒ i 5 0,020 A 5 20 · 10–3 A
Novamente concluímos que U e i são diretamen-
te proporcionais:
U
i 5 
1,5 V
0,005 A
 5 
3,0 V
0,010 A
 5 
6,0 V
0,020 A
 5 300 V/A
Mais uma vez:
U
i 5 constante
U (V)
6,0
0
1,5
3,0
5 20 i (10–3 A)10
A constante encontrada recebe o nome de resis-
tência elétrica do condutor, que vamos simbolizar 
por R. Note que essa denominação é sugestiva, pois, 
no condutor que tem resistência R maior, será mais 
difícil estabelecer uma mesma intensidade de cor-
rente: nos experimentos descritos, o fio de nicromo 
precisa de 300 V para que se estabeleça uma corren-
te de 1 A, ao passo que o de tungstênio precisa de 
apenas 15 V.
Os condutores para os quais vale a proporciona-
lidade entre U e i, caso dos metais, são chamados 
condutores ôhmicos, e a expressão U
i 5 R, com 
R constante em temperatura constante, é a Primei-
ra Lei de Ohm, fruto de trabalhos do físico alemão 
Georg Simon Ohm
da seguinte maneira:
peratura constante, a intensidade de corrente 
elétrica é proporcional à diferença de potencial 
aplicada entre seus terminais:
U
i 5 R ⇒ U 5 R i
O símbolo da resistência elétrica em esquemas 
de circuitos elétricos é:
R
No SI, a unidade de medida da resistência elétri-
ca é o ohm, cujo símbolo é Ω.
citados nas experiências, temos:
Rtungstênio 5 15 V/A 5 15 Ω
Rnicromo 5 300 V/A 5 300 Ω
Os fatores que influem na resistência elétrica de 
um condutor serão analisados adiante, quando estu-
daremos a Segunda Lei de Ohm. Podemos adiantar, 
po rém, que um deles é a temperatura. Por isso, para 
R ser uma constante, na Primeira Lei de Ohm, te-
mos de considerar a temperatura constante.
Georg Simon Ohm. Físi-
co alemão, estabeleceu a no-
ção de resistência elétrica e 
publicou suas observações, 
em 1827, no trabalho intitula-
do O circuito galvânico mate-
maticamente analisado. Nesse 
trabalho, apresentou os fun-
damentos das futuras teorias 
dos circuitos elétricos.
Notas:
tiplos da unidade ohm. São eles:
 kΩ 5 103 Ω (quiloohm)
 MΩ 5 106 Ω (megaohm)
 Às vezes também aparece o submúltiplo mΩ (miliohm), 
que equivale a 1023 Ω.
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