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A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 1 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês ELETRODINÂMICA é à parte da eletricidade que estuda a carga elétrica em movimento. 1.CORRENTE ELÉTRICA Denomina-se corrente elétrica o movimento ordenado de cargas elétricas. Sentido da Corrente Elétrica Sentido Real ➔ Deslocamento de cargas negativas. Sentido Convencional ➔ Sentido do campo elétrico no interior do condutor. Intensidade da Corrente Elétrica A intensidade da corrente elétrica é a razão entre a quantidade de carga (Q) que atravessa a secção transversal de um condutor e o respectivo intervalo de tempo (t). Assim : Q i t = _Unidade : Ampère ( A ) no SI. _Submúltiplos : Miliampère ( mA ) = 10-3 A Microampère ( A ) = 10-6 A Tipos de Corrente Elétrica Corrente Contínua ➔ Sentido e intensidade constantes no decorrer do tempo. Corrente Alternada ➔ Sentido e intensidade mudam periodicamente. Efeitos da Corrente Elétrica 1.EFEITO TÉRMICO O condutor ao ser percorrido por uma corrente elétrica, aquece-se. 2.EFEITO MAGNÉTICO A corrente elétrica, ao percorrer qualquer condutor,sempre modifica o espaço que o circunda. A região, que envolve o condutor, modificada pela passagem da corrente elétrica é denominada de campo magnético. 3.EFEITO QUÍMICO Quando a corrente elétrica percorre um condutor líquido (eletrólito) provoca reações químicas. 4.EFEITO LUMINOSO Certos gases, ao serem percorridos pela corrente elétrica, ionizam-se e emitem luz. 5.EFEITO FISIOLÓGICO A corrente elétrica, ao percorrer organismos vivos,provoca o chamado choque elétrico. 2.BIPOLO é qualquer elemento do circuito elétrico dotado de dois terminais,um para entrada e outro para a saída da corrente elétrica. A intensidade de corrente que entra é igual à intensidade de corrente que sai. 3.POTÊNCIA ELÉTRICA A potência elétrica num bipolo é proporcional a tensão (U) a que está submetido o bipolo e a intensidade de corrente elétrica (i) que o percorre. Assim : P iU= _Unidade : Nome: ______________________________________________________Nº ____ Teoria Uni 2 3º Ano Turma : ____ Alrikemes Travassos Física Data: ____________ A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 2 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês Watt (W) no SI. 4.ENERGIA ELÉTRICA A energia elétrica consumida por um bipolo é proporcional a potência (P) consumida pelo bipolo e o intervalo de tempo ( t ). Assim : eleE P t= _Unidades: Joule ( J ) no SI. Quilowatt-hora ( kWh ) 1kWh = 3,6 . 106 J ESTUDO DOS RESISTORES 1.RESISTOR é o elemento que transforma a energia elétrica em energia térmica (efeito Joule). _Representação : R Reostato é o resistor de resistência elétrica variável. 2.LEIS DE OHM 1a LEI A razão entre a ddp (U) nos terminais do resistor e a intensidade de corrente elétrica (i) que o percorre é constante e igual à resistência elétrica (R) do resistor. Assim : U R i = _Unidade : Ohm ( ) no SI. Resistência Elétrica ➔ Num condutor representa a oposição que ele oferece à passagem da corrente elétrica por ele. Curva Característica do Resistor U tg R i = = 2a LEI A resistência elétrica (R) de um condutor a uma certa temperatura é proporcional ao seu comprimento () e inversamente à área (A) da sua secção transversal. Assim: R A = _onde: ➔ é a resistividade do material. ➢ Obs.:A resistividade depende da temperatura e do tipo de material. 3.POTÊNCIA ELÉTRICA DISSIPADA A energia elétrica dissipada é transformada em energia térmica. A rapidez com que se processa essa conversão caracteriza a potência dissipada pelo resistor. Assim: 2 2 U P ri R = = 4.ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES a) ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE 2R 3R eqR A A B B 1R c 3U2 U U i i 1 U A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 3 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês _Propriedades : 1.Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. 2.A ddp da associação é a soma das ddps dos resistores associados. 1 2 3U U U U= + + 3.A resistência elétrica do resistor equivalente é a soma das resistências dos resistores associados. 1 2 3R R R R= + + b) ASSOCIAÇÃO EM PARALELO _Propriedades: 1.Todos os resistores estão submetidos à mesma ddp ( U ). 2.A corrente elétrica da associação é a soma das correntes de cada um dos resistores associados. 1 2 3i i i i= + + 3.O inverso da resistência equivalente é a soma dos inversos das resistências dos resistores associados. 1 2 3 1 1 1 1 eqR R R R = + + ➢ Obs.: 1.No caso de N resistores iguais a R,temos : eq R R N = 2.No caso de dois resistores R1 e R2 em paralelo,a RE é dada por: 1 2 1 2 eq R R R R R = + b) ASSOCIAÇÃO MISTA Quando apresenta resistores associados em série e em paralelo simultaneamente. 5.RESISTOR EM CURTO – CIRCUITO Provocamos curto-circuito num resistor, quando colocamos em paralelo com o mesmo um condutor de resistência elétrica desprezível. R i i 6.REOSTATOS São os resistores cuja resistência elétrica pode ser ajustada. Aplicações 1. As afirmações abaixo se referem a um fio condutor que é percorrido por uma corrente elétrica. Some as afirmações corretas: 01) No fio, há movimento de prótons e elétrons. 02) No fio, há movimento de cátions e ânions. 04) Se a intensidade de corrente elétrica é de 5 A, em 2 s, a secção transversal do fio é atravessada pela carga elétrica de 10 C. 08) No fio, só há movimento de elétrons. 16) O sentido convencional da corrente elétrica coincide com o sentido de movimento dos elétrons. 32) Elétrons não conseguem se movimentar num fio condutor. 2. A secção transversal de um fio é atravessada pela carga elétrica de 10C, no intervalo de tempo de 5 segundos. A intensidade de corrente elétrica no fio é de: a) 1 A b) 2 A c)4A d)10A e) 50 A 3. (UNES - BA) - A corrente elétrica em um condutor metálico se deve ao movimento de: a) íons do metal, no mesmo sentido convencional da corrente; b) prótons, no sentido oposto ao sentido convencional da corrente; c) elétrons, no sentido oposto ao sentido convencional da corrente; 1R 1 i 2i 3i i A A B B i 2R 3R eqR U U c A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 4 Se decoroesqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês d) elétrons, no mesmo sentido convencional da corrente; e) prótons, no mesmo sentido convencional da corrente. 4. (UNITAU - SP)(- 5,0C) de carga atravessam a secção reta de um fio metálico, num intervalo de tempo igual a 2,0 milissegundos. A corrente elétrica que atravessa a secção é de: a) 1,0 mA c) 2,0 mA e) 3,0 mA b) 1,5 mA d) 2,5 mA 5. (UEL - PR) - Pela secção reta de um condutor de eletricidade pas- sam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em ampères, é igual a: a) 0,08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2 e) 12 6. (PUC - SP) - Uma corrente elétrica de intensidade 11,2A percorre um condutor metálico. A carga elementar é e = 1,6. 10- 19C. O tipo e o número de partículas carregadas que atravessam uma secção transversal desse condutor, por segundo, são: a) prótons; 7,0 . 1013 partículas; b) íons de metal; 14,0.1016 partículas; c) prótons; 7,0 . 1019 partículas; d) elétrons; 14,0.1016 partículas; e) elétrons; 7,0 . 1013 partículas. 7.UNAERP - SP) - Em uma tarde de tempestade, numa região des- provida de pára-raios, a antena de uma casa recebe uma carga que faz fluir uma corrente de 1,2 x 104 A, em um intervalo de tempo de 25s. Qual a carga total transferida para a antena? a) 0,15 C b) 0,20 C c) 0,48 C d) 0,30 C e) 0,50 C 8.(UEL - PR) - Uma corrente elétrica, cujo valor está representado no gráfico abaixo, flui num condutor durante 80 s. Nesse intervalo de tempo, a carga elétrica, em Coulomb, que passa por uma secção transversal do condutor, é igual a: a)10 b)20 c) 30 d) 40 e) 50 9.Dê a soma dos itens corretos: 01) A potência consiste na energia transformada numa máquina. 02) As companhias de eletricidade medem a energia elétrica consumida em quilowatt-hora. 04) A unidade de potência, no SI, é o watt (W). 08) A unidade de energia, no SI, é o quilowatt-hora (kWh). 16) A potência mede a energia transformada na unidade de tempo. 10.(UEPG - PR) - Se um chuveiro elétrico gasta 450 000 joules de energia em 10 minutos, sua potência elétrica é: a) 75 000 kW c) 450 kW e) 45 000 W b) 750 W d) 75 000/ 2 W 11.Quando as extremidades do fio metálico indicado na figura são submetidas a uma diferença de potencial U = νB – νA, em que νA = 20 V e νB = 60 V, em que sentido se movem seus elétrons livres?Qual é o sentido convencional da corrente elétrica gerada? 12.Três fios condutores de cobre, F1, F2 e F3, estão interligados por solda, como mostra a figura, e são percorridos por correntes elétricas de intensidades i1, i2 e i3, respectivamente, sendo i1 = 2 A e i2 = 6 A nos sentidos indicados. Determine: a) o sentido e a intensidade da corrente elétrica no fio F3; b) o sentido em que os elétrons livres percorrem o fio F3; c) a quantidade de elétrons livres que passa por uma seção transversal do fio F3 em cada segundo, sendo e = 1,6 · 10–19 C a cargaelétrica elementar. 13.Cerca de 106 íons de Na+ penetram em uma célula nervosa, emum intervalo de tempo de 1 ms, atravessando sua membrana. Calcule a intensidade da corrente elétrica através da membrana, sendoe = 1,6 · 10–19 C a carga elétrica elementar. 14.Um fio de cobre é percorrido por uma corrente elétrica constante, de intensidade 10 A. Sendo de 1,6 · 10–19 C a carga elétrica elementar, determine: a) o módulo da carga elétrica que atravessa uma seção transversal do condutor, durante um segundo; b) a quantidade de elétrons que atravessa a citada seção, durante um segundo. A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 5 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês 15.A figura ilustra fios de cobre interligados: Considerando as intensidades e os sentidos das correntes elétricas indicadas, calcule i1 e i2. 16.A intensidade da corrente elétrica que passa por um condutor metálico varia com o tempo, de acordo com o diagrama a seguir: Determine: a) o módulo da carga elétrica total que passa por uma seção transversal desse condutor, nos 8 segundos; b) a intensidade média de corrente elétrica nesse intervalo de tempo. 17.(FCC-SP) O circuito mostrado na figura é formado por uma bateria (B) e cinco lâmpadas (). O número junto a cada lâmpada indica a corrente que passa pela lâmpada, em ampères: Qual é a corrente que passa pelo ponto X? 18.(UFRGS-RS) O rótulo de um chuveiro elétrico indica 4 500 W e 127 V. Isso significa que, ligado a uma rede elétrica de 127 V, o chuveiro consome: a) 4500 joules por segundo. b) 4500 joules por hora. c) 571500 joules por segundo. d) 4500 calorias por segundo. e) 4500 calorias por hora. 19.Por um chuveiro elétrico circula uma corrente de 20 A quando ele é ligado a uma tensão de 220 V. Determine: a) a potência elétrica recebida pelo chuveiro; b) a energia elétrica consumida pelo chuveiro em 15 minutos de funcionamento, expressa em kWh. c) a elevação da temperatura da água ao passar pelo chuveiro com vazão igual a 50 gramas por segundo, supondo que ela absorva toda a energia dissipada. Use: calor específico da água = 4,0 J/g °C. 20.Quando ligado a uma tensão de 100 V, um aquecedor elétrico recebe uma potência elétrica de 1800 W. Calcule: a)a intensidade da corrente elétrica no aquecedor; b)a energia elétrica recebida pelo aquecedor, em 1 h de funcionamento, em kWh. 21.(Vunesp) Se uma lâmpada de potência 100W permanecer ligada durante 5 horas por dia, ao fim de 30 dias o consumo de energia elétrica correspondente será de: a) 15Wh b) 150Wh c) 15kWh d) 150kWh e) 1500kWh 22.(Mack-SP) Uma pessoa toma um banho durante 20 minutos num chuveiro elétrico que indica (3000W - 220V). Sabe-se que o kWh de energia elétrica custa Cr$ 24,00. O gasto com energia elétrica, neste banho, foi de: a) Cr$ 24,00 b) Cr$ 3,60 c) Cr$ 6,60 d) Cr$ 13,20 e) Cr$ 36,00 23.(Mack-SP) Um forno elétrico cuja resistência é de 8 ohms puxa 10 A da rede elétrica. O forno funciona em média 4 horas por dia. Se o kWh é pago à razão de Cr$ 12,00, o custo mensal de funcio- namento do forno em cruzeiros é de: a) 96,00 b) 768,00 c) 864,00 d) 1.152,00 e) 1.825,00 24.(UEL) Sabe-se que a carga do elétron tem módulo 1,6.10-19C. A ordem de grandeza do número de elétrons que passam por segundo pela secção transversal constante de um condutor que transporta corrente de O,15A é (A) 1020 (B) 1019 (C) 1018 (D) 1017. (E) 1016. 25.(UFPE) Suponha que o feixe de elétrons em um tubo de imagens de televisão tenha um fluxo de 8,1 x 1015 elétrons por segundo. Qual a corrente do feixe em unidades de 10-4A? (A) 13 (B) 15 (C) 17 (D) 19 (E) 23 26.(UFRGS)O diagrama da figura representa a intensidade da corrente (i) em um fio condutor, em função do tempo transcorrido (t). Qual a quantidade de carga, em coulombs, que passa por uma secção do condutor nos dois primeiros segundos ? A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 6 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. DitadoChinês a) 8 b) 6 c) 4 d) 2 e) ½ 27.(UFV-MG) Um meteorito penetra na atmosfera terrestre com uma velocidade média de 5 .103 m/s. A cada quilômetro que percorre o meteorito acumula uma carga elétrica de 2 .10-3 C. Pode-se associar ao acúmulo de cargas no meteorito uma corrente elétrica média, em ampères, da ordem de: a) 10-12 b)10-5 c) 10-8 d) 10-2 e) 10-1 28.(UFMA) Considere duas placas, A e B, carregadas eletricamente, sendo A+ e B-. Ambas estão mergulhadas numa solução de cloreto de sódio (NaCl). Podemos afirmar que: a) não existe movimento de cargas através da solução, porque o NaCl em solução é isolante b) existe apenas movimento de íons positivos de A para B c) existe apenas movimento de íons negativos de B para A . d) existe movimento de íons positivos de A para B e de íons negativos de B para A 29.(UFRS-RS) A frase “O calor do cobertor não me aquece direito” encontra-se em uma passagem da letra da música “Volta”, de Lupicínio Rodrigues. Na verdade, sabe-se que o cobertor não é uma fonte de calor e que sua função é a de isolar termicamente nosso corpo do ar frio que nos cerca. Existem, contudo, cobertores que, em seu interior, são aquecidos eletricamente por meio de uma malha de fios metálicos nos quais é dissipada energia em razão da passagem de uma corrente elétrica. Esse efeito de aquecimento pela passagem de corrente elétrica, que se observa em fios metálicos, é conhecido como: a) efeito Joule. b) efeito Doppler. c) efeito estufa. d) efeito termoiônico. e) efeito fotoelétrico. Aplicações 1.(PUC-SP) Sob tensão de 6,0V,a corrente que passa por um resistor com resistência de 50 tem intensidade igual a : a) 0,12 A b) 8,67 A c) 300 A d) 0,3 A e) 1,2 A 2.(PUS-SP) Um resistor é ôhmico até 100 V,tendo resistência de 6 .Aplica- se no mesmo uma ddp de 30 V e,depois,de 60 V. A variação ocorrida na resistência do resistor é de: a) 3 b) zero c) 6 d) 9 e) 12 3.(FAFI-MG) Nas extremidades de um fio está aplicada uma ddp que origina a passagem de uma corrente de 2A .Se triplicarmos essa ddp,a intensidade da corrente será de: a) 6 A b) 2/3 c) 2 A d) 8 A e) 3 A 4.(FAFI.MG) A resistência elétrica de um resistor em forma de fio vale 60 .Qual o comprimento desse fio,sabendo que,ao cortar 3 m do mesmo,a resistência passa a valer 15 ? a) 0,4 m b) 12 m c) 1,33 m d) 15 m e) 4m 5.(ES-SP) Submetem-se dois fios,A e B,feitos de um mesmo metal,à mesma tensão elétrica.O comprimento do fio A é o dobro do comprimento do fio B e a área de secção reta de a é igual à metade da secção reta de B.Qual a razão entre as intensidades das correntes elétricas em A e B? a) 4 b) 2 c) 1 d) ½ e) ¼ 6.(Fatec-SP)Um chuveiro elétrico é construído para a tensão de 220 V,consumindo então potência igual a 2,0 kW.Por engano,submete-se o chuveiro a um a tensão igual a 110 V.Admitindo que a resistência elétrica do chuveiro permaneça invariável,a potência que ele dissipa passa a ser de: a)0,5kW b) 1,0kW c) 2,0kW d) zero e) nda 7.(PUC-PR) Dois chuveiros elétricos dissipam a mesma potência quando funcionam sob suas respectivas tensões de 110 V e 220 V.Chamando de R1 e R2 os valores das suas resistências,a razão entre R1 e R2 é: a) 2 b) ½ c) 4 d) ¼ e) 1/3 8.(PUCCAMP-SP) Um chuveiro de 3000W – 110 V tem resistência elétrica R1 e outro chuveiro de 4000W - 220 V tem resistência elétrica R2.A razão R2/R1 vale: a) ¾ b) 4/3 c) 2 d) 3 e) 4 9.Considere a associação de resistores esquematizada ao lado. Sabe-se que r1=10 ,r2= 20 e r3=30 .Aplicando-se a tensão elétrica de 12V nos terminais da associação,ela será percorrida por uma corrente elétrica total,cuja intensidade,em A,vale: a) 0,2 b) 0,4 c) 2,2 d) 2,5 e) 5,0 10.Observe o circuito ao lado.A potência dissipada em R2 é: a) 1,9 . 10-2 W b) 5,2 . 10-1 W c) 3,0 . 102 W d) 3,6 . 103 W e) 7,5 .103 W 1 1 . ( F E I - S P ) Q u a l a r e s i s t ê n c i a e q u i v a l e n t e d a a s s o c i a ç ã o a b a i x o ? A lri ke m es T ra va ss os A lrikem es Travassos FÍSICA ELÉTRICA Eletrodinâmica Ficha : 01 7 Se decoro esqueço, se vejo lembro, se faço aprendo. Ditado Chinês a) 80 b) 100 c) 90 d) 62 e) 84 12.(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. e) NDR. 13.Quando ligado a uma tensão de 100 V, um aquecedor elétrico recebe uma potência elétrica de 1800 W. Calcule: a)a intensidade da corrente elétrica no aquecedor; b) a energia elétrica recebida pelo aquecedor, em 1 h de funcionamento, em kWh. 14.(Vunesp-SP) Um jovem casal instalou em sua casa uma ducha elétrica moderna de 7700 watts/220 volts. No entanto, os jovens verificaram, desiludidos, que toda vez que ligavam a ducha na potência máxima, desarmava-se o disjuntor (o que equivale 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 velho 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. 15.Quando lemos uma matéria sobre usinas hidrelétricas, frequentemente deparamos a unidade kVA. Trata-se de uma unidade de medida de: a) carga elétrica; b) corrente elétrica; c) diferença de potencial; d) energia; e) potência. 16.(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 substituídas 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 energiaelétrica 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. 17.(Vunesp-SP) Normalmente, aparelhos elétricos têm manual de instruções ou uma plaqueta que informa a potência que absorvem da rede elétrica para funcionar. Porém, se essa informação 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 seguinte forma para descobrir a potência elétrica de um aparelho que possuía. • Inicialmente, desconectou todos os aparelhos das tomadas e apagou todas as luzes. O disco cessou de girar. • Em seguida, ligou apenas uma lâmpada de potência conhecida, e mediu o tempo que o disco levou para dar uma volta completa. • Prosseguindo, ligou ao mesmo tempo duas, depois três, depois quatro, ... lâmpadas conhecidas, repetindo o procedimento 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. Finalmente, ligando apenas o aparelho cuja potência desejava conhecer, 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 grandezas diretamente proporcionais ou inversamente proporcionais? Justifique sua resposta. 18.As tabelas a seguir fornecem intensidades de corrente elétrica i em função de tensões U em três condutores A, B e C mantidos em temperatura constante: a)Que condutor(es) é(são) ôhmico(s)? b) Calcule a resistência elétrica do(s) condutor(es) ôhmico(s).