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“Este é o momento na sua vida e nunca é tarde demais. Para ver a luz no escuro, você tem que seguir seu coração (...)” Scorpions – Follow Your Heart Disciplina: Física III Professor: Jheison Lopes dos Santos 4a Lista de Exercícios – Corrente Elétrica, Leis de Kirchhoff e Circuitos RC 1) Uma máquina de cachorro-quente funciona aplicando uma diferença de potencial de 120 V às extremidades de uma salsicha e cozinhando-a com a energia térmica produzida. A corrente é 10,0 A e a energia necessária para cozinhar uma salsicha é 60,0 kJ. Se a potência dissipada não varia, quanto tempo é necessário para cozinhar três salsichas simultaneamente? 2) Uma diferença de potencial de 120 V é aplicada a um aquecedor de ambiente cuja resistência de operação é 14 Ω. (a) Qual é a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica? (b) Qual é o custo de 5,0 h de uso do aquecedor se o preço da eletricidade é R$0,05/kW·h? 3) Um fio de cobre (r = 1,69 x 10-8 W.m) com seção reta de 2,00 × 10−6 m2 e comprimento de 4,00 m é percorrido por uma corrente uniformemente distribuída de 2,0 A. (a) Qual é o módulo do campo elétrico no interior do fio? (b) Qual é a energia elétrica transformada em energia térmica em 30 min? 4) Um fio resistivo, ligado a uma bateria, é colocado no interior de um cilindro isolado termicamente, com um êmbolo sem atrito na extremidade superior, que contém um gás ideal. Uma corrente i = 240 mA atravessa o fio, que tem uma resistência R = 550 Ω. Se a temperatura do gás permanece constante enquanto o êmbolo de 12 kg se desloca para cima, qual é a velocidade limite do êmbolo? 5) Na figura, as fontes ideais têm forças eletromotrizes e1 = 12 V e e2 = 6,0 V e os resistores têm resistências R1 = 4,0 Ω e R2 = 8,0 Ω. Determine (a) a corrente no circuito, (b) a potência dissipada no resistor 1, (c) a potência dissipada no resistor 2, (d) a potência fornecida pela fonte 1 e (e) a potência fornecida pela fonte 2. (f) A fonte 1 está fornecendo ou recebendo energia? (g) A fonte 2 está fornecendo ou recebendo energia? 6) a) Qual é o trabalho, em elétrons-volts, realizado por uma fonte ideal de 12 V sobre um elétron que passa do terminal positivo da fonte para o terminal negativo? (b) Se 3,40 × 1018 elétrons passam pela fonte por segundo, qual é a potência da fonte em watts? “Este é o momento na sua vida e nunca é tarde demais. Para ver a luz no escuro, você tem que seguir seu coração (...)” Scorpions – Follow Your Heart 7) A corrente em um circuito com uma única malha e uma resistência R é 5,0 A. Quando uma resistência de 2,0 Ω é ligada em série com R, a corrente diminui para 4,0 A. Qual é o valor de R? 8) A figura mostra cinco resistores de 5,00 Ω. Determine a resistência equivalente (a) entre os pontos F e H e (b) entre os pontos F e G. (Sugestão: Para cada par de pontos, imagine que existe uma fonte ligada entre eles.) 9) Na figura, R1 = 100 Ω, R2 = 50 Ω e as fontes ideais têm forças eletromotrizes e1 = 6,0 V, e2 = 5,0 V e 3 = 4,0 V. Determine (a) a corrente no resistor 1, (b) a corrente no resistor 2 e (c) a diferença de potencial entre os pontos a e b. 10) Na figura, R1 = 6,00 Ω, R2 = 18,0 Ω e a força eletromotriz da fonte ideal é e = 12,0 V. Determine (a) o valor absoluto e (b) o sentido (para a esquerda ou para a direita) da corrente i1. (c) Qual é a energia total dissipada nos quatro resistores em 1,00 min? 11) No circuito abaixo, as fontes ideais têm forças eletromotrizes e1 = 10,0 V e e2 = 0,5.e1, e todas as resistências são de 4,00 Ω. Determine a corrente (a) na resistência 2 e (b) na resistência 3. “Este é o momento na sua vida e nunca é tarde demais. Para ver a luz no escuro, você tem que seguir seu coração (...)” Scorpions – Follow Your Heart 12) No circuito a seguir, a corrente na resistência 6 é i6 = 1,40 A e as resistências são R1 = R2 = R3 = 2,00 Ω, R4 = 16,0 Ω, R5 = 8,00 Ω e R6 = 4,00 Ω. Qual é a força eletromotriz da fonte ideal? 13) Considerando o circuito a seguir, determine a leitura do amperímetro ideal para e = 5,0 V (fonte ideal), R1 = 2,0 Ω, R2 = 4,0 Ω e R3 = 6,0 Ω. 14) Em um circuito RC série, e = 12,0 V, R = 1,40 MΩ e C = 1,80 µF. (a) Calcule a constante de tempo. (b) Determine a carga máxima que o capacitor pode receber ao ser carregado. (c) Qual é o tempo necessário para que a carga do capacitor atinja o valor de 16,0 µC? 15) No circuito RC da figura, e = 1,2 kV, C = 6,5 µF e R1 = R2 = R3 = 0,73 MΩ. Com o capacitor C totalmente descarregado, a chave S é fechada bruscamente no instante t = 0. Determine, para o instante t = 0, (a) a corrente i1 no resistor 1, (b) a corrente i2 no resistor 2 e (c) a corrente i3 no resistor 3. Determine, para t → ∞ (ou seja, após várias constantes de tempo), (d) i1, (e) i2, (f) i3.