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EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias Caderno de Atividades Disciplina: _____________________________________________________________________________________ ano: __________________ Data: ______________________________ páginas: _____________ aluno(a): ________________________________________________________________________________________ Capítulo 5 - Introdução à eletricidade Contexto histórico • Antiguidade e Idade Média A história da eletricidade começa na Grécia Antiga com Tales de Mileto, que observou que ao esfregar âmbar (elektron em grego) contra um pedaço de pele, ele podia atrair pequenos objetos como penas. Essa foi uma das primeiras observações de um fenômeno elétrico, conhecido hoje como eletricidade estática. Durante a Idade Média, houve pouca evolução no estudo da eletricidade. Os fenômenos elétricos observados por Tales foram praticamente esquecidos até o Renascimento. • Renascimento e Século XVII No século XVII, surgiram novos avanços. William Gilbert (1544 – 1603), um médico inglês, realizou estudos detalhados sobre o magnetismo e a eletricidade estática. Em 1600, ele publicou “De Magnete”, no qual cunhou o termo “eletricidade” a partir da palavra grega para âmbar. Ele diferenciou pela primeira vez os fenômenos magnéticos dos elétricos e é considerado o pai do estudo moderno da eletricidade. Outro avanço significativo veio de Otto von Guericke (1602 – 1686), que construiu uma máquina eletrostática primitiva que gerava eletricidade estática, permitindo a realização de experiências mais detalhadas. • Século XVIII O século XVIII foi marcado por várias descobertas importantes. Benjamin Franklin (1706 – 1790) é uma figura central deste período. Ele realizou experimentos famosos, incluindo o experimento da pipa em 1752, que demonstrou que os raios são uma forma de eletricidade. Franklin também introduziu os termos “positivo” e “negativo” para descrever cargas elétricas. Outro destaque do século XVIII foi a invenção da garrafa de Leiden por Pieter van Musschenbroek e Ewald Georg von Kleist, independentemente, em 1745 - 1746. Esta foi a primeira forma de capacitor, um dispositivo que pode armazenar carga elétrica. • Século XIX O século XIX foi um período de grandes avanços teóricos e experimentais. Alessandro Volta (1745 – 1827) inventou a pilha voltaica em 1800, a primeira fonte de corrente elétrica contínua. Suas descobertas abriram caminho para a eletrólise e para o desenvolvimento de baterias. Hans Christian Orsted (1777 – 1851) descobriu em 1820 que uma corrente elétrica cria um campo magnético, estabelecendo a relação entre eletricidade e magnetismo. Seguindo essa descoberta, André- Marie Ampère (1775 – 1836) formulou a teoria do eletromagnetismo. Michael Faraday (1791 – 1867) e James Clerk Maxwell (1831–1879) são figuras fundamentais desse período. Faraday descobriu a indução eletromagnética, o que levou à invenção do gerador elétrico. Maxwell, por sua vez, formulou as equações que descrevem a teoria do eletromagnetismo, unificando eletricidade e magnetismo em um único conjunto de leis. • Século XX e Além No século XX, a eletricidade se tornou uma parte fundamental da vida cotidiana. Nikola Tesla (1856 – 1943) e Thomas Edison (1847 – 1931) fizeram grandes contribuições ao desenvolvimento de sistemas de corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC), respectivamente. 8° 11/9/2024 1/18 Física EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 2/18 A eletrônica, surgida no século XX, revolucionou o uso da eletricidade, levando ao desenvolvimento de transistores, circuitos integrados e computadores. Essas inovações transformaram todos os aspectos da vida moderna, desde comunicações até entretenimento e medicina. Estrutura da Mateia Desde o estudo da Termodinâmica, a Física voltou-se predominantemente ao mundo microscópico, aos fenômenos cuja natureza está na existência e nas características e propriedades das partículas elementares, partículas indivisíveis que não são compostas de nenhuma outra. Embora muito antiga, a hipótese de o átomo ser o constituinte elementar da matéria só foi definitivamente aceita no início do século XX. Com ela, veio a descoberta de partículas elementares portadoras de carga elétrica que compõem o átomo. Provisoriamente, podemos afirmar que o átomo é composto de elétrons (partículas que contêm a carga elementar negativa, dispostas em camadas que se assemelham a nuvens que envolvem o núcleo do átomo) e prótons (partículas de carga elétrica positiva, localizadas no núcleo), apesar de a concepção atual do átomo ser bem mais elaborada. Eletrização A eletrização é o processo pelo qual um corpo adquire carga elétrica, ou seja, ganha ou perde elétrons. Quando há um desequilíbrio entre o número de elétrons e o número de prótons, o corpo está eletrizado. Em outras palavras, a carga total Q deste corpo é diferente de zero. Para que um corpo esteja carregado positivamente, é necessário que seus prótons estejam em maior número que os seus elétrons. Para que um corpo esteja carregado negativamente, é necessário que os seus elétrons estejam em maior número que seus prótons. Para que um corpo seja considerado neutro, seu número de elétrons deve ser igual ao seu número de prótons. Circuito elétrico em série é aquele em que existe uma associação. A partir dessa associação, os componentes ligam-se entre si na mesma sequência e na mesma direção. Como exemplo, podemos citar as lâmpadas usadas na decoração das árvores de Natal. O cir- cuito feito por elas é simples e o fato EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 3/18 Duas formas simples de ocorrer a eletrização de um corpo é por atrito e contato. • Eletrização por atrito: Ocorre quando dois materiais diferentes são esfregados um contra o outro. Um dos materiais tende a perder elétrons (ficando carregado positivamente) e o outro tende a ganhar elétrons (ficando carregado negativamente). Exemplo: Esfregar um bastão de vidro com um pano de lã. Que material perderá ou ganhará elétrons quando em atrito? Dependerá da afinidade eletrônica (eletroafinidade) que os átomos e moléculas desses materiais apresentam. A eletroafinidade representa o quanto os elétrons estão ligados ao núcleo, quanto maior a eletroafinidade, mais ligados (presos) ao núcleo estão os elétrons, sendo necessário maior energia para arrancá-los. No caso acima, os elétrons das moléculas do vidro (sílica ou óxido de silício, SiO2), principal componente que forma o vidro (e nada mais é do que areia) são mais fracamente ligados aos núcleos dos átomos que das fibras da lã. Quando esses materiais são esfregados, o calor produzido por atrito é suficiente para arrancar elétrons do vidro (que fica positivo) e transferi-los para as fibras da lã (que fica negativa). • Eletrização por contato: Ocorre quando dois corpos, sendo um deles carregado, entram em contato. A carga elétrica é distribuída entre os dois corpos, que passam a ter cargas do mesmo sinal. Exemplo: Tocar um bastão carregado em uma esfera metálica neutra. Todos os processos de eletrização consistem em retirar ou fornecer elétrons a um corpo. O mesmo não pode ser dito dos prótons, que, por estarem presos no núcleo atômico, não podem ser conduzidos entre um átomo e outro. Desse modo, quando um corpo neutro recebe elétrons, sua carga torna-se negativa, reciprocamente, e ao perder elétrons, sua carga torna-se positiva. É importante ressaltar aqui um princípio fundamental no eletromagnetismo, o Princípio da Conservação da Carga Elétrica: “a soma das cargas elétricas antes e depois de um processo de transferência deve ser a mesma. Assim, podemos dizer que a carga elétrica não pode ser criada nem destruída, somente transferida entre corpos”. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 4/18 Princípio de quantizaçãoda carga elétrica A carga elétrica é quantizada, isto é, a carga elétrica apresenta-se sempre em quantidades discretas, que são múltiplos inteiros da carga elétrica elementar. Assim, a quantidade de carga elétrica, ou simplesmente, a carga elétrica Q de um corpo qualquer, sendo n o múmero (inteiro) de elétrons em excesso ou falta no corpo é obtida por: O sinal (+) é usado quando o corpo apresenta falta de elétrons e o sinal (-), quando apresenta excesso de elétrons. Observe que a eletrização de um corpo é obtida pelo acréscimo ou pela retirada de elétrons, enquanto o número total do prótons do corpo permanece constante. O valor da carga elementar “e” em coulombs, determinado experimentalmente pelo físico norte-americano Robert Millikan (1868-1953), no início do século XX, vale, com dois algarismos significativos: Condutores e isolantes De acordo com a facilidade relativa de movimentação das partículas portadoras de carga elétrica em sua estrutura, os diversos materiais – naturais ou sintéticos – são classificados como condutores ou isolantes. Os isolantes são também denominados diéletricos. Exemplo: Condutores • Definição: Materiais que permitem a passagem de corrente elétrica com facilidade. • Exemplos: Metais como cobre, alumínio e prata são excelentes condutores. • Propriedades: Os condutores têm elétrons livres que podem se mover facilmente, permitindo a condução de eletricidade. Isolantes • Definição: Materiais que não permitem a passagem de corrente elétrica. • Exemplos: Borracha, vidro, plástico e madeira são exemplos comuns de isolantes. • Propriedades: Os isolantes têm elétrons fortemente ligados aos seus átomos, o que impede o movimento livre de elétrons e, consequentemente, a condução de eletricidade. Aplicações • Condutores: Usados em fiações elétricas, circuitos e componentes eletrônicos. • Isolantes: Utilizados para revestir fios elétricos, em equipamentos eletrônicos e em aplicações nas quais é necessário evitar a passagem de corrente elétrica. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 5/18 Corrente elétrica Podemos definir corrente elétrica da seguinte maneira: “Corrente elétrica é o movimento ordenado, isto é, com direção e sentido preferenciais, de portadores de carga elétrica.” A definição apresentada evidência que, para gerar uma corrente elétrica apreciável em um material, este precisa ser um condutor elétrico. O sentido convencionado para a corrente elétrica coincide com o sentido do movimento das cargas positivas, mas opõe-se ao sentido do movimento das cargas negativas. Intensidade da corrente elétrica A intensidade de corrente elétrica consiste na quantidade de carga elétrica que atravessa a secção reta de um condutor na unidade de tempo. A intensidade de corrente representa-se por i e a sua unidade SI é o ampere em homenagem ao físico e matemático francês André Ampère (1775-1836). Uma corrente elétrica diz-se muito intensa se, em cada unidade de tempo, a secção reta do condutor for atravessada por uma grande quantidade de carga elétrica. O Ampère-hora (Ah) representa a unidade de medida utilizada para indicar a quantidade de carga elétrica transferida por uma corrente estável de 1 Ampère (A) durante o período de 1 hora (h). Convém mencionar que 1 Ah equivale a 3.600 coulombs (C). Esta medida é frequentemente convertida em sua subunidade: o miliampère-hora (mAh). Nesse sentido, é preciso saber que 1 mAh é igual a 3,6 (C). Efeitos da corrente elétrica Efeito Térmico ou Joule – Quando um condutor aquece em razão da colisão entre elétrons livres e átomos. Efeito Luminoso – Quando há transformação direta de energia elétrica para energia luminosa. Efeito Magnético – Quando é criado um campo magnético próximo à região do condutor percorrido pela corrente elétrica. Efeito Químico – Quando ocorre eletrólise (processo útil na obtenção de vários elementos químicos). EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 6/18 Tensão elétrica ou diferença de potencial (d.d.p) É a quantidade de energia por carga que uma fonte (pilhas ou baterias) necessita para mover de forma ordenada os elétrons ao longo do condutor. Ela é medida em Volt e calculada por meio da primeira lei de Ohm. Por exemplo, se quisermos ligar um controle remoto, é necessário inserir nele uma pilha que causará uma diferença de potencial no circuito interno do aparelho e fará com que as cargas elétricas se movam. Da mesma forma, quando queremos ligar lâmpadas, eletrodomésticos ou eletrônicos, os inserimos na tomada ou colocamos uma bateria neles. Uma forma mais simples de entender sobre a tensão elétrica é com água. De forma análoga, imagine uma caixa d’água em cima de uma casa. A caixa d’água é nossa “fonte de energia”. Ela está conectada a uma torneira, próxima ao chão. No caso da caixa, a pressão da água associada à altura da caixa d’água é como nosso potencial elétrico. Haverá fluxo de água do ponto de maior pressão para o menor. Eis a mecânica da eletricidade. A corrente elétrica (que é um fluxo de cargas) flui do ponto de maior potencial elétrico para o de menor graças a essa “força eletromotriz” (tensão elétrica entre os pontos + e -). Note que para fluir, precisamos de um meio (fio ou condutor, análogo ao encanamento), e que este meio limita a quantidade de água (vazão, fluxo ou de corrente, no análogo elétrico. Resistência elétrica A resistência elétrica é definida como a capacidade que um corpo tem de opor-se à passagem da corrente elétrica. A unidade de medida da resistência no SI é o Ohm (Ω), em homenagem ao físico alemão George Simon Ohm, e representa a razão volt/Ampére. Quando um condutor é submetido a uma diferença de potencial, ele passa a ser percorrido por uma corrente elétrica, que é constituída pelo movimento de elétrons livres no interior do condutor. Quando esses elétrons livres entram em movimento, começam a colidir entre EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 7/18 si e com os átomos do condutor. Quanto maior o número de colisões, maior a dificuldade encontrada pela corrente elétrica em “atravessar” o condutor. Essa dificuldade de movimento das cargas é que caracteriza a resistência elétrica. A resistência é muito utilizada quando o assunto é aquecimento, pois quando submetida a uma tensão elétrica, além de oferecer uma resistência, também dissipa calor, onde essa energia térmica é utilizada em chuveiros, fornos, estufas, e outras aplicações. 1ª Lei de OHM A lei de Ohm, descoberta e formulada por Georg Simon Ohm, relaciona as três grandezas elétricas principais e demonstra como elas estão intrinsecamente ligadas. Essa descoberta se deu por um experimento relativamente simples feito por Georg, por suas descobertas seu nome foi dado a essa lei da eletricidade. Georg ligou uma fonte de tensão elétrica a um material e percebeu que circulou uma corrente elétrica por esse circuito. Em seguida, Georg variou essa tensão e percebeu uma corrente elétrica diferente. E dessa forma, para cada tensão aplicada, uma corrente diferente era registrada em suas anotações. Estudando posteriormente as anotações, Georg percebeu que as tensões e a corrente se relacionavam em uma razão constante. Para essa experiência, sempre que Georg divida uma tensão pela respectiva corrente elétrica encontrada ele sempre encontrava o mesmo número. Esse número constante foi chamado por Georg de resistência elétrica. Com bases nessas informações, foi possível sintetizar uma fórmula matemática para a lei de Ohm. Com esta fórmula usando as grandezas tensão elétrica, corrente elétrica e resistências elétrica, é possível que se ache uma das grandezas usando duas das outras grandezas. Representando as grandezas elétricas temos: U = Tensão elétrica, unidade volt (V é a letra que representa a unidade). I = Corrente elétrica, unidade ampere (A é a letra que representa a unidade). R = Resistência elétrica, unidadeOhm (Ω é a letra grega que representa a unidade). EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 8/18 A fórmula da lei de Ohm é: Potência elétrica A potência elétrica (P) é a taxa com que a energia elétrica é transformada em outra forma de energia, seja térmica, mecânica, luminosa, entre outras. Ela é dada pela corrente elétrica (i) multiplicada pela tensão elétrica (U), como demonstrado anteriormente: Em que: P = Potência elétrica (em watt). U = potencial/tensão (em volt). i = intensidade medida (em ampere). Circuitos elétricos simples O circuito elétrico é uma espécie de caminho fechado pelo qual uma corrente elétrica percorre. Esse movimento de cargas é o responsável por gerar a eletricidade que alimenta os dispositivos. Esse tipo de dispositivo possui diversas aplicações, que vai desde uma lâmpada que acendemos, aparelhos domésticos que utilizamos todos os dias até as grandes máquinas usadas nas indústrias e comércios. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 9/18 Circuito em Série Circuito em Paralelo Circuito Elétrico em paralelo é aquele em que existe uma associação onde a corrente elétrica se divide ao longo do circuito. Isso acontece para haver tensão elétrica constante em todos os pontos. Exemplo disso é o circuito elétrico residencial, onde todas as to- madas existentes na casa possuem a Circuito elétrico em Série é aquele em que existe uma associação. A partir dessa associação, os componentes ligam- se entre si na mesma sequência e na mesma direção. Como exemplo, podemos citar as lâmpadas usadas na decoração das árvores de Natal. O circuito feito por elas é simples e o fato de uma lâmpada queimar prejudica as restantes. Circuito elétrico em Paralelo é aquele em que existe uma associação onde a corrente elétrica se divide ao longo do circuito. Isso acontece para haver tensão elétrica constante em todos os pontos. Um exemplo disso é o circuito elétrico residencial, onde todas as tomadas existentes na casa possuem a mesma tensão elétrica. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 10/18 Exercícios 1. Raios são descargas elétricas de grande intensidade que conectam as nuvens de tempestade à atmosfera e ao solo. A intensidade típica de um raio é de 30 mil amperes, cerca de mil vezes a intensidade de um chuveiro elétrico, e os raios percorrem distâncias da ordem de 5 km. Durante uma tempestade, uma nuvem carregada positivamente aproxima-se de um edifício que possui um para-raios, conforme a figura a seguir. De acordo com o enunciado, pode-se afirmar que, ao estabelecer-se uma descarga elétrica no para-raios, a) prótons passam da nuvem para o para-raios. b) prótons passam do para-raios para a nuvem. c) elétrons passam da nuvem para o para-raios. d) elétrons passam do para-raios para a nuvem. e) elétrons e prótons transferem-se de um corpo a outro. 2. Enquanto fazia a limpeza em seu local de trabalho, uma faxineira se surpreendeu com o seguinte fenômeno: depois de limpar um objeto de vidro, esfregando-o vigorosamente com um pedaço de pano de lã, percebeu que o vidro atraiu para si pequenos pedaços de papel que estavam espalhados sobre a mesa. O motivo da surpresa da faxineira consiste no fato de que a) quando atritou o vidro e a lã, ela retirou prótons do vidro tornando-o negativamente eletrizado, possibilitando que atraísse os pedaços de papel. b) o atrito entre o vidro e a lã aqueceu o vidro e o calor produzido foi o responsável pela atração dos pedaços de papel. c) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira criou um campo magnético ao redor do vidro semelhante ao existente ao redor de um ímã. d) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira tornou-os eletricamente neutros, impedindo que o vidro repelisse os pedaços de papel. e) o atrito entre o vidro e a lã fez um dos dois perder elétrons e o outro ganhar, eletrizando os dois, o que permitiu que o vidro atraísse os pedaços de papel. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 11/18 3. Um corpo tem 2·1018 elétrons e 4·1018 prótons. Dado que a carga elétrica de um elétron (ou de um próton) vale, em módulo, 1,6·10−19C, podemos afirmar que o corpo está carregado com uma carga elétrica de: a) – 0,32 C. b) 0,32 C. c) 0,64 C. d) – 0,64 C. e) 0,16 C. 4. Um corpo possui 5·1019 prótons e 4·1019 elétrons. Considerando a carga elementar igual a 1,6·10–19 C, este corpo está a) carregado negativamente com uma carga igual a 1·10–19 C. b) neutro. c) carregado positivamente com uma carga igual a 1,6 C. d) carregado negativamente com uma carga igual a 1,6 C. e) carregado positivamente com uma carga igual a 1·10–19 C. 5. Sabe-se que um corpo, quando carregado, tem excesso de prótons ou de elétrons. A carga elétrica elementar vale e = 1,6.10–19 Coulomb. Das alternativas seguintes, assinale a que NÃO pode ser uma magnitude de carga elétrica total num corpo, em Coulomb. a) 1,76.10–19 b) 1,60.10–18 c) 3,20.10–19 d) -6,40.10–19 e) -8,0.10-18 6. Sabe-se que a carga de um elétron vale -1,6.10-19 C. Considere um bastão de vidro que foi atritado e perdeu elétrons, ficando positivamente carregado com a carga de 4,0.10-6 C. Conclui-se que o número de elétrons retirados do bastão foi de a) 1,6.1016. b) 3,1.1011. c) 2,5.1013. d) 3,1.1013. e) 1,6.1015. 7. Um corpo adquire uma carga elétrica igual a +1C. Podemos afirmar, então, que a ordem de grandeza do número de elétrons do corpo é de a) 1,6.1019 perdidos. b) 1.1019 ganhos. c) 6,25.1018 perdidos. d) 1,6.1019 ganhos. e) 6,25.1019 perdidos. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 12/18 8. Um corpo que estava inicialmente neutro recebeu 50 trilhões de elétrons. Pode-se dizer que a carga elétrica final deste corpo (e = 1,6.10–19 Coulomb) é a) positiva e tem módulo de 8,0 · 10-6 C. b) negativa e tem módulo de 1,6 · 10-19 C. c) positiva e tem módulo de 1,6 · 10-19 C. d) negativa e tem módulo de 8,0 · 10-6 C. e) neutra. 9. Um corpo que estava inicialmente neutro, após eletrização, passou a ter a carga líquida de -8 x 10-16 C. Sabendo que a carga elétrica elementar (= módulo da carga do elétron, ou do próton) vale 1,6x10-19 C, é correto afirmar-se que o corpo a) perdeu 5 x 10⁴ elétrons. b) ganhou 5 x 10³ elétrons. c) perdeu 5 x 10³ elétrons. d) perdeu 2,5 x 10⁴ elétrons. e) ganhou 2,5 x 10³ elétrons. 10. Um condutor metálico é percorrido por uma corrente de 10.10-3 A. Qual o intervalo de tempo necessário para que uma quantidade de carga elétrica igual a 3C atravesse uma secção transversal do condutor? 11. Observa-se, na foto a seguir, uma descarga típica de um relâmpago, em que uma corrente de 2,5. 104 A é mantida por 3,2.10-6 s. Sabendo-se que a carga do elétron, em módulo, é igual a 1,6.10-19 C, o número de elétrons transferidos nessa descarga vale a) 5,0.1017 b) 3,0.1020 c) 4,0.10-10 d) 2,0.1016 e) 8,0.10-21 12. A seção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga ∆Q = 1,2.10-3 C no intervalo de tempo ∆t = 1,5.10-2 s. a) Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa essa seção normal? b) Se os portadores de carga são elétrons, quantos elétrons atravessam essa seção normal nesse intervalo de tempo? EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 13/18 13. Pela seção de um condutor metálico submetido a uma tensão elétrica, atravessam 4,0·1018 elétrons em 20 segundos. A intensidade média da corrente elétrica, em ampère, que se estabelece no condutor corresponde a a) 1,0·10−2. b) 3,2·10−2. c) 2,4·10−3. d) 4,1·10−3. e) 5,4·10−3. 14. As telas sensíveis ao toque, ou touch screen, vêm substituindo as telas convencionais nos mais diversos dispositivos eletrônicos, como celulares, computadores etc. Essas telas são equipadas com sensores capazes de detectar o toque por meio da pressão exercida na tela. Diferentestecnologias podem ser utilizadas na construção desses dispositivos; um exemplo é a tela resistiva que é composta por três finas camadas, tal que uma corrente elétrica de baixa intensidade passa entre a camada resistiva e capacitiva, enquanto a tela está ligada. Isso posto, se a tela touch screen de um dispositivo eletrônico ficar ligada por 2 horas, com uma corrente elétrica de 0,03 A, qual será a quantidade de carga elétrica que circula na tela durante esse tempo de uso? a) 0,6C b) 3,6C c) 50C d) 108C e) 216C 15. Se uma corrente elétrica de 3A percorre um fio durante 2 minutos, a carga elétrica, em C, que atravessou a secção reta neste tempo, é a) 60. b) 110. c) 360. d) 220. e) 180. 16. Por uma seção transversal de um fio cilíndrico de cobre passam, a cada hora, 9,00x10²² elétrons. O valor aproximado da corrente elétrica média no fio, em amperes, é (Dado: carga elementar e = 1,60x10-¹⁹ C) a) 14,4. b) 12,0. c) 9,00. d) 4,00. e) 1,20. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 14/18 17. Com o avanço das multifunções dos dispositivos eletrônicos portáteis, como os smartphones, o gerenciamento da duração da bateria desses equipamentos torna-se cada vez mais crítico. O manual de um telefone celular diz que a quantidade de carga fornecida pela sua bateria é de 1.500 mAh. A quantidade de carga fornecida por essa bateria, em Coulomb, é de a) 90. b) 1500. c) 5400. d) 90 000. e) 5400 000. 18. Um carro elétrico é uma alternativa aos veículos com motor a combustão interna. Qual é a autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km/h, se a corrente elétrica empregada nesta velocidade é igual a 50 A e a carga máxima armazenada em suas baterias é q 75 Ah? a) 40,0 km; b) 62,5 km; c) 90,0 km; d) 160,0 km e) 320,0 km 19. Drones vêm sendo utilizados por empresas americanas para monitorar o ambiente subaquático. Esses drones podem substituir mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de até cinquenta metros de profundidade e operar por até duas horas e meia. Considere um drone que utiliza uma bateria com carga total q = 900 mAh. Se o drone operar por um intervalo de tempo igual a ∆t = 90 min, a corrente média fornecida pela bateria nesse intervalo de tempo será igual a a) 10 mA. b) 600 mA. c) 1350 mA. d) 81000 mA. e) 162000 mA. 20. Um aparelho elétrico alimentado sob ddp de 120V consome uma potência de 60W. Calcule: a) A intensidade de corrente que percorre o aparelho. b) A energia elétrica que ele consome em 8h expressa em kwh. 21. Em um aparelho elétrico ligado corretamente, lê-se a inscrição (480 W 120 V). Sendo a carga elementar 1,6. 10-19 C, calcule o número de elétrons que passarão por uma seção transversal do aparelho em 1s. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 15/18 22. Em um chuveiro elétrico, a ddp em seus terminais vale 220 V e a corrente que o atravessa tem intensidade 10A. Qual a potência elétrica consumida pelo chuveiro? 23. Em um aparelho elétrico, lê se: 600W - 120 V. Estando o aparelho ligado corretamente, calcule: a) A intensidade da corrente que o atravessa. b) A energia elétrica (em kwh) consumida em 5h. 24. Um chuveiro elétrico tem potência de 3.000W e uma lâmpada incandescente tem potência de 60W. Quanto tempo a lâmpada deve ficar ligada para consumir a mesma energia que o chuveiro, durante um banho de 20 minutos? 25. USB é a sigla para Universal Serial Bus. Esta sigla se tornou bastante conhecida com a popularização de telefones celulares. Trata-se de uma tecnologia para conexão de dispositivos como teclados, impressoras, carregadores de celular, dentre outros. Pode-se usar a porta USB de um computador também como uma fonte de energia para ligar componentes eletrônicos como, por exemplo, um resistor. O padrão USB 2.0 fornece 5V de tensão e até 500 mA de corrente. O menor valor de uma resistência, em Ohms, que pode ser ligada de modo seguro em uma porta USB 2.0 é a) 0,01. b) 2.500. c) 10. d) 100. e) 500. 26. (ENEM 2016) O choque elétrico é uma sensação provocada pela passagem de corrente elétrica pelo corpo. As consequências de um choque vão desde um simples susto até a morte. A circulação das cargas elétricas depende da resistência do material. Para o corpo humano, essa resistência varia de 1 000 Ω, quando a pele está molhada, até 100 000 Ω, quando a pele está seca. Uma pessoa descalça, lavando sua casa com água, molhou os pés e, acidentalmente, pisou em um fio desencapado, sofrendo uma descarga elétrica em uma tensão de 120 V. Qual a intensidade máxima de corrente elétrica que passou pelo corpo da pessoa? a) 1,2 mA b) 120 mA c) 8,3 A d) 833 A e) 120 Ka EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 16/18 27. Sabendo que a diferença de potencial entre uma nuvem e a Terra, para que aconteça a descarga elétrica de um raio, é em torno de 3.108 V e que a corrente elétrica produzida neste caso é, aproximadamente, de 1.105 A, qual a resistência média do ar, em ohms (Ω)? a) 1000 b) 2000 c) 3000 d) 4000 e) 5000 28. Nos choques elétricos, as correntes que fluem através do corpo humano podem causar danos biológicos que, de acordo com a intensidade da corrente, são classificados segundo a tabela abaixo. Considerando que a resistência do corpo em situação normal é da ordem de 1500 Ω, em qual das faixas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220 V? a) I b) II c) III d) IV e) V 29. Durante uma viagem, você compra um chuveiro elétrico com especificação na embalagem de 220 V e 7000 W. Ao chegar em casa, após a instalação, você percebe que sua rede elétrica fornece apenas 127 V. Em relação ao funcionamento do chuveiro instalado em 220 V, se você ligá-lo na potência máxima e em 127 V a) o chuveiro irá queimar, e a água sairá fria. b) a água sairá aquecida à mesma temperatura. c) a água sairá aquecida, porém, mais fria. d) a água sairá aquecida, porém, mais quente. e) o chuveiro não irá funcionar, e a água sairá fria. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 17/18 30. Considere uma bateria ideal de 12v, na qual é ligada uma lâmpada. Logo após ser ligada, a lâmpada atinge um brilho que não varia ao longo do tempo. Nesse estado, a corrente elétrica que percorre a lâmpada é igual a 0,5A. Desprezando efeitos de dissipação nos fios condutores, determine, respectivamente, a resistência elétrica da lâmpada e a potência dissipada por ela a) 32 Ohms e 12 Watts b) 12 Ohms e 12 Watts c) 24 Ohms e 6 Watts d) 24 Ohms e 12 Watts e) 32 Ohms e 24 Watts 31. Uma pessoa tocou os polos da bateria de um automóvel, que possui uma diferença de potencial de 12 V, com as duas mãos, uma em cada polo. Considerando que, nessa situação, a resistência elétrica entre as mãos da pessoa seja igual a 4,0 kΩ, a corrente elétrica que percorre o corpo da pessoa terá intensidade igual a a) 4,5 mA. b) 6,0 mA. c) 1,5 mA. d) 3,0 mA. e) 1,0 mA. 32. Em um ferro de passar está colada a etiqueta mostrada na figura, que traz especificações técnicas do aparelho. Quando estiver em funcionamento com as especificações indicadas na etiqueta, esse ferro de passar será percorrido por uma corrente elétrica de intensidade a) 0,5 A. b) 20 A. c) 2 A. d) 10 A. e) 0,05 A. EDU • IL/JOInstituto Dom Barreto - Presidente de Honra: Marcílio Flávio Rangel de Farias 18/18 33. Em uma aula de física, um professor apresenta um circuito elétrico formado por duas lâmpadas iguais de resistência 330W associadas em série. Determine a corrente elétrica em cada lâmpada ao ser ligada em uma fonte de tensão de 220V. 34. Na figura a seguir, a bateria de 24 V é usada para alimentar as lâmpadas de resistência elétrica de 6 ohm, 4 ohms e 2 ohms. Determine a corrente elétrica que atravessa cada lâmpada em amperes. 35. No circuito abaixo, a corrente i vale 2A e as resistências R1 = 8Ω e R2 = 2Ω. Tendo como referência o esquema acima, determine o valor da correntei1 e i2. 36. Na figura a seguir, a bateria de 24 V é usada para alimentar as lâmpadas de resistência elétrica de 6 ohm, 4 ohms e 2 ohms. Determine a corrente elétrica que flui por cada lâmpada.