Avaliações Aula 1 - 5

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Avaliações Aula 1 – 5 – AV1 – 2015
	 1a Questão (Ref.: 201403175023)
	
	
	Considere que você tenha comprado um forno para tratamento térmico em metais e deseja instalá-lo. Sabendo que você não pode alterar o comprimento do fio a ser utilizado, considere a opção mais adequada ao contexto descrito anteriormente.
		
	
	Deverá ser comprado o fio de menor área de seção reta, uma vez que este apresentará menor resistividade e, portanto, permitirá a fácil passagem de elétrons.
	 
	Deverá ser comprado o fio de maior área de seção reta, uma vez que este apresentará menor resistência a passagem de elétrons e, portanto, apresentará menor perda energia por Efeito Joule (geração de calor).
	
	Deverá ser comprado o fio de menor área de seção reta, uma vez que quanto menor esta área, menor a quantidade do material a ser utilizado e menor o custo da instalação, não importando a área da seção reta do fio utilizado.
	
	O fio que apresentar menor seção reta é o mais indicado, uma vez que quanto menor o volume para o trânsito dos elétrons, mais ordenados estes estarão na formação da corrente elétrica e mais rapidamente transitarão em seu interior.
	
	Como a resistividade não varia com as dimensões do condutor, não importa a área da seção reta do fio a ser comprado e nem o seu volume.
	
	
	
	 2a Questão (Ref.: 201403175030)
	
	
	Com relação a facilidade do transporte de carga elétrica, os materiais são classificados em condutores, semicondutores ou isolantes, ou seja, todos possuem uma maior ou menor facilidade resistência a passagem de corrente elétrica. Esta propriedade é denominada resistência elétrica e é designada por R.
Considerando um condutor cilíndrico com uma diferença de potencial aplicada em sua extremidade, pode-se enunciar que a resistência elétrica varia com o comprimento e com a área do objeto em questão. Considerando as idéias enunciadas anteriormente, assinale a opção que contém a expressão correta comumente utilizada no cálculo de parâmetros e variáveis elétricas de um material.
		
	
	V=R i.A/l
	
	F=m.a.l
	 
	R=V/i
	
	P=U.i3
	
	V=N.i.E.l
	
	
	
	 3a Questão (Ref.: 201403175022)
	
	
	Entre as diversas propriedades físicas associadas ao comportamento elétrico de um material, existe a resistividade, que é uma propriedade física intensiva, ou seja, não depende da geometria e nem da quantidade de massa apresentada pelo material. Matematicamente, a resistividade, , está relacionada a resistência R do material através da relação = R.A/l, onde A é a área da seção reta e l é o comprimento do material condutor, como ilustrado na figura a seguir.
 
 
 
 
 Considerando-se que houve necessidade de estirar (esticar) o condutor, o que triplicou o seu comprimento e reduziu a sua área a um quarto da original, assinale entre as respostas a seguir aquela que melhor representa a nova resistência do condutor em função da resistência anterior R.
		
	 
	12R.
	 
	0,75R.
	
	0,67R.
	
	8R.
	
	2,5R.
	
	
	 4a Questão (Ref.: 201403114401)
	
	
	Deseja-se construir um resistor com resistência igual 1,25 mΩ. Para isso será utilizado um fio cilíndrico cuja resistividade é igual a 2,6 x 10-6 Ω.cm e comprimento igual a 1,3 metros. Determine o valor da área da seção reta deste fio.
		
	
	0,21 cm2
	
	0,25 cm2
	 
	0,19 cm2
	
	0,23 cm2
	 
	0,27 cm2
	
	
	 5a Questão (Ref.: 201403114404)
	
	
	Deseja-se construir um resistor com resistência igual 1,25 mΩ. Para isso será utilizado um fio cilíndrico cuja resistividade é igual a 44 x 10-6 Ω.cm e cuja área da seção reta é igual a 0,38 mm2. Determine o valor do comprimento deste fio.
		
	
	0,31 cm
	
	0,41 cm
	
	0,01cm
	 
	0,21 cm
	 
	0,11 cm
	
	
	 6a Questão (Ref.: 201403114382)
	
	
	Na temperatura de 25oC mediu-se o valor da resistência de um resistor e obteve-se 12,2 Ω. O material do qual é feito o resistor apresenta um coeficiente de temperatura igual a 0,0042 oC-1. Determine o valor da nova resistência na temperatura de 60oC.
		
	 
	13,99 ohms
	 
	11,65 ohms
	
	15,82 ohms
	
	4,36 ohms
	
	9,23 ohms
	1a Questão (Ref.: 201403114393)
	
	
	Um resistor é construído utilizando-se um material cuja resistividade é igual a 1,6 x 10-6 Ω.cm na forma de um fio cilíndrico.  Determine o valor do resistor para um comprimento de 0,3 metros e uma área da seção reta do fio igual a 0,4 mm2.
		
	
	10 mili ohms
	 
	12 mili ohms
	 
	11 mili ohms
	
	14 mili ohms
	
	13 mili ohms
	
	
	
	 2a Questão (Ref.: 201403114397)
	
	
	Deseja-se construir um resistor com resistência igual 12,5 mΩ. Para isso será utilizado um condutor de seção reta igual a 0,38 mm2 e comprimento igual a 0,33 metros. Determine o valor da resistividade do material a ser utilizado.
		
	
	1,22x 10-6 Ω.cm
	 
	1,11 x 10-6 Ω.cm
	
	0,99 x 10-6 Ω.cm
	 
	1,44 x 10-6 Ω.cm
	
	1,88x 10-6 Ω.cm
	
	
	
	 3a Questão (Ref.: 201403256019)
	
	
	Existem diversas formas de energia que percorrem a rede cristalina de um condutor metálico. Em um condutor que possui sua temperatura elevada, por exemplo, seus átomos apresentam alta energia térmica, o que aumenta amplitude de vibração dos mesmos. Quando estabelecemos um campo elétrico através do mesmo, os elétrons livres colidem com a estrutura atômica provocando ainda mais o aumento da amplitude vibracional. Como todos os átomos estão conectados através de ligações atômicas, o aumento da amplitude de vibração se transfere de um átomo para o outro, provocando o surgimento de uma onda de alta freqüência e energia quantizada denominada de fônon. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering: An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 20). Com relação ao exposto, podemos afirmar que:
		
	
	Em um isolante a energia cinética dos elétrons tende ao infinito.
	 
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será maior em material condutor campo elétrico de mesma intensidade ao aumentarmos a temperatura.
	
	Em um material condutor a energia cinética dos elétrons tende a zero.
	
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será maior em material isolante sob campo elétrico de mesma intensidade ao aumentarmos a temperatura.
	
	Provavelmente a energia cinética dos elétrons será igual em material condutor e isolante quando submetidos a mesma diferença de potencial.
	
	
	
	 4a Questão (Ref.: 201403114398)
	
	
	Deseja-se construir um resistor com resistência igual 1,25 mΩ. Para isso será utilizado um condutor de seção reta igual a 0,38 mm2 e comprimento igual a 10 mm. Determine o valor da resistividade do material a ser utilizado.
		
	
	7,81 x 10-6 Ω.cm
	 
	4,75 x 10-6 Ω.cm
	
	6,45 x 10-6 Ω.cm
	 
	3,21 x 10-6 Ω.cm
	
	3,95 x 10-6 Ω.cm
	
	
	
	 5a Questão (Ref.: 201403175048)
	
	
	Materiais cristalinos são aqueles que apresentam em sua microestrutura uma ordenação atômica, podendo manifestar diversos padrões como o cúbico de corpo centrado (CCC) ou cúbico de face centrada (CFC). Quando um campo elétrico é estabelecido através de uma estrutura cristalina, os elétrons sofrem espalhamento, executando movimentos não retilíneos. Para descrever a velocidade desenvolvida por estas partículas no condutor, criou-se o conceito de velocidade de deslocamento, em Inglês, drift velocity, cuja melhor expressão é dada por:
		
	 
	V=R.i
	
	=W.A/l
	
	v=s/t
	
	V=N.i.IpI.h
	 
	v=E.e
	
	
	
	 6a Questão (Ref.: 201403255946)
	
	
	A grande maioria dos metais são materiais cristalinos, ou seja, possuem seus átomos ¿dispostos¿ de forma periódica em uma rede tridimensionalque se repete através de seu volume. Quando submetemos este tipo de material a um campo elétrico, os elétrons livres iniciam movimento orientado pela força elétrica que os compele. Baseado nestas informações, como denomina-se a velocidade desenvolvida essas partículas.
		
	 
	velocidade de deslocamento.
	
	Velocidade quântica.
	
	Velocidade hiperstática.
	 
	Velocidade elétrica.
	
	Velocidade de arraste.
	 1a Questão (Ref.: 201403175067)
	
	
	Com o advento da tecnologia dos semicondutores, durante a década de 40, o transistor não só substituiu os tubos a vácuo, mas tornou possível a miniaturização dos componentes eletrônicos, originando um ramo inteiramente novo da Eletrônica denominado Microeletrônica.
Com relação aos semicondutores, podemos afirmar:
		
	 
	A obtenção de um semicondutor extrínseco exige técnicas de inserção de ¿impurezas¿ de difícil execução denominadas dopagem.
	 
	A condutividade elétrica de um semicondutor expressa a facilidade de transporte de cargas elétricas somente se o semicondutor for intrínseco, ou seja, puro.
	
	Mobilidade elétrica é uma grandeza que representa a facilidade de transporte de cargas elétricas somente nas junções P-N.
	
	Considera-se que o elétron desloca-se na velocidade de 20m/s aproximadamente em um processo de condução de carga no interior de um condutor tipo-p.
	
	Na eletrônica presente em microprocessadores, são utilizados somente semicondutores extrínsecos.
	
	
	
	 2a Questão (Ref.: 201403175062)
	
	
	A resistividade de um material é uma propriedade física intensiva e, portanto, não depende da forma do material e nem da quantidade em que este se apresenta. Contudo, esta propriedade varia com a temperatura e, para pequenas variações, podemos assumir que a resistividade obedece a expressão =0+T, onde 0 e  ao constantes.
Baseado nas informações anteriores, indique a forma geométrica que melhor indica a variação da resistividade com a temperatura.
		
	 
	Reta.
	
	Hipérbole.
	 
	Parábola.
	
	Elipse.
	
	Círculo.
	
	
	
	 3a Questão (Ref.: 201403175057)
	
	
	Semicondutores modernos são constituídos de substratos de Silício nos quais são inseridos elementos com valências diferentes do próprio Silício, criando-se as variações conhecidas como semicondutores do tipo-p e semicondutores do tipo-n. A expressão σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh fornece a condutividade em função da carga do elétron (1,6 x 10 -19 C), onde N e P são as densidades de cargas negativas e positivas por volume (Número de cargas/m3) e de µe e µh , que são as mobilidades elétricas dos elétrons e dos buracos (m2/V m), respectivamente. Considerando- se um semicondutor extrínseco de Silício, no qual a concentração de portadores de cargas positivas é muito maior que a concentração de portadores de cargas negativas, podemos simplificar a expressão anterior para:
		
	
	A expressão σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh é imutável e nunca deve ser aproximada para uma forma mais simplificada sob pena de alterar-se gravemente a precisão da condutividade.
	
	σ = N ІeІ (µe + µh).
	
	σ = 2 P ІeІ µh
	 
	σ = N ІeІ µh.
	 
	σ = P ІeІ µh.
	
	
	
	 4a Questão (Ref.: 201403175068)
	
	
	A microeletrônica surgiu nas décadas de 40 e 50, com as técnicas de fabricação de semicondutores de altíssima pureza e dopados com elementos como o Fósforo e o Boro. Atualmente, percebe-se que o processo de miniaturização de componentes eletrônicos tem seus limites; partes dos semicondutores estão se tornando tão finas que estão perdendo as características previstas em projeto, ou seja, aquilo que deveria apresentar maior resistência elétrica, não está se comportando desta forma. A atual expectativa é que a incipiente nanotecnologia venha a suprir às necessidades de maior miniaturização.
Com relação aos semicondutores, é correto afirmar que:
		
	
	A condutividade elétrica de um semicondutor expressa a facilidade de transporte de cargas elétricas somente se o semicondutor for do tipo-p, ou seja, puro.
	 
	O Efeito Hall é utilizado para se determinar o portador de carga majoritário e a sua mobilidade em um semicondutor extrínseco.
	
	Na eletrônica presente em microprocessadores, são utilizados somente semicondutores intrínsecos de Silício
	
	Através do Efeito Hall determina-se que a mobilidade do elétron em um semicondutor submetido a uma diferença de potencial é próxima a velocidade da luz.
	
	Semicondutores intrínsecos são aqueles que possuem impurezas.
	
	
	
	
	 5a Questão (Ref.: 201403101373)
	
	
	Como é chamada a grandeza constante que está presente na Lei de Ohm?
		
	
	Condutância
	
	 Resistividade
	 
	Resistência
	 
	Condutividade
	
	Indutância
	
	
	
	 6a Questão (Ref.: 201403610717)
	
	
	As resistências de aquecimento são fabricadas em fios ou fitas e empregadas em fornos para siderúrgicas, ferros de passar e de soldar, eletrodomésticos,estufas entre outras. Um resistor com coeficiente de variação de temperatura positivo de 4.10-3 ºC-1 apresenta o valor de 5KΩ a 25 C º. Qual sua resistência na temperatura de 75 C º?
		
	
	1KΩ
	
	3KΩ
	
	4,25KΩ
	 
	6KΩ
	
	25KΩ
		1.
		Dos componentes eletrônicos que sugiram entre 1940 e 1950, talvez o transistor seja o mais utilizado; consiste de um componente microeletrônico fabricado com semicondutores intrínsecos e extrínsecos e utilizado na amplificação de sinais, substituindo o seu precursor da era das válvulas, o triodo. Nos primeiros anos da década de 50, os transistores eram fabricados com Silício, Gálio e Germânio, sendo este último abandonado em decorrência do melhor desempenho atingido com os transistores de Silício.
Considerando que a mobilidade elétrica dos portadores de carga e a condutividade elétrica de um semicondutor estão relacionadas por=n.l e l.e, calcule a condutividade de um semicondutor de Silício dopado com 1023 átomos por m3 de Fósforo, sabendo-se que l e l =1,6.10 -19C e .e = 0,14m2/V.s.
	
	
	
	
	
	11,43 (ohm.m) -1
	
	 
	1.500 (ohm.m) -1
	
	
	2.500 (ohm.m) -1
	
	
	2.000 (ohm.m) -1
	
	 
	2.240 (ohm.m) -1
	
		2.
		Existem na teoria diversos processos de fabricação de semicondutores, tanto do tipo p quanto do tipo n. Quando assumimos teoricamente a possibilidade de inserir átomos de Arsênio, cuja valência é 5, As+5, em uma matriz de Silício, cuja valência é 4, Si+4, promovemos o surgimento de "buracos" na estrutura cristalina. Baseado nestas informações, escolha a opção que apresenta um elemento que poderia substituir o Arsênio neste processo.
	
	
	
	
	 
	Ge+5
	
	
	Na+
	
	
	Be+2
	
	 
	P+5
	
	
	O-2
	
		3.
		Em 1951 o primeiro transistor, uma aplicação direta dos semicondutores, foi apresentado ao mundo comercial, porém somente em 1954 foi possível a produção em escala deste dispositivo eletrônico, após resolverem o problema de impurezas de ouro e cobre nas matrizes de silício e germânio, Com relação ao material motivador dos acontecimentos anteriormente descritos, os semicondutores, podemos afirmar que um grande número de modelagens físico-matemáticas foram desenvolvidas, entre as quais a que se refere a condutividade elétrica dos semicondutores extrínsecos tipo-p, na qual se expressa a predominância da concentração dos portadores de carga positiva, ou seja, dos buracos.
Com relação a esta expressão, qual das opções a seguir oferece a MELHOR representação.
	
	
	
	
	
	p | e | b n | e | e
	
	
	n | e | e
	
	 
	ni | e | ( e+ b )
	
	 
	p | e | b
	
	
	n | e | b p | e | e
	
		4.
		O tipo de carga predominante e a concentração das mesmas em um semicondutor(elétrons ou buracos) pode ser determinada através de um experimento chamado Efeito Hall. Deste experimento, obtém-se a constante de Hall, RH, que, por sua vez, está relacionada a n, quantidade de elétrons por m3 do semicondutor, por  n=(RH I e I)-1, onde  l e l =1,6.10 -19C.
Considerando-se um corpo de prova feito de Alumínio, com RH=-3,16 . 10 -11, determine a quantidade aproximada de portadores de carga (em módulo) por m3.
	
	
	
	
	 
	2,0 1029.
	
	 
	20 . 1030
	
	
	20 . 1015
	
	
	1,5 . 1025
	
	
	1,5 . 1026
	
	
		5.
		A técnica mais utilizada para obtenção de semicondutores extrínsecos é a inserção de elementos ¿impureza¿ na rede cristalina do Silício, originando portadores de carga na forma de buracos, presentes nos condutores tipo-p, ou elétrons, presentes nos condutores tipo-n.
 (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
Considerando a figura a seguir, escolha a opção correta.
 
 
	
	
	
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Gálio.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Silício.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-n.
	
	
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor intrínseco de Germânio.
	
	 
	A figura mostra a rede cristalina de um semicondutor extrínseco de Silício do tipo-p.
	
		6.
		Alguns componentes eletrônicos fazem uso de semicondutores extrínsecos e intrínsecos conjuntamente, sendo necessário que na temperatura de trabalho, o semicondutor intrínseco possua condutividade inferior a condutividade do extrínseco. No gráfico a seguir, no qual no eixo horizontal tem-se temperatura (oC e K) e no eixo vertical tem-se a condutividade elétrica (ohm.m) -1, podem-se observar curvas de evolução da condutividade de um semicondutor intrínseco de Silício, denominado no gráfico de intrinsic, e de dois semicondutores extrínsecos com concentrações de Boro de 0,0052% e 0,0013%. Baseado nestas informações, marque a opção correta.(CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19).
Baseado no gráfico, podemos afirmar que:
 
 
 
	
	
	
	
	
	Em nenhuma temperatura exposta no gráfico, haverá problemas de inversão de condutividade elétrica.
	
	
	A partir das informações expostas no gráfico, percebe-se que em todas as temperaturas a condutividade elétrica do semicondutor intrínseco é superior a dos semicondutores extrínsecos.
	
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente apresentará problemas referentes a condutividade.
	
	 
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico montado com os condutores intrínseco e extrínseco provavelmente funcionará sem problemas referentes a condutividade.
	
	
	A temperatura de 100oC, o componente eletrônico terá que ser montado utilizando-se somente os condutores extrínsecos mostrados no gráfico.
		1.
		Os diversos tipos de capacitores têm as seguintes características:
I. Os capacitores de mica são encontrados com valores altos de capacitância.
II. O capacitor de cerâmica suporta tensões elevadas até 3 kV.
III. O capacitor eletrolítico de alumínio é utilizado em fontes de alimentação.
IV. Os capacitores de polyester são capacitores caros que podem funcionar em altas frequências.
V. O capacitor eletrolítico de alumínio é um capacitor de alta capacitância e não suporta tensões elevadas.
Das afirmações acima podemos dizer que são verdadeiras as:
	
	
	
	
	 
	e. As afirmações II, III e V.
	
	
	c. As afirmações I e V.
	
	
	b. As afirmações II e III.
	
	
	d. As afirmações I, II e IV.
	
	
	a. Somente a afirmação V.
	
		2.
		Atualmente há diversos exemplos quanto à natureza do elemento resistivo de um potenciômetro. Considerando os itens abaixo, assinale a opção que contem exemplo quanto à natureza do elemento resistivo INCORRETO:
	
	
	
	
	 
	filme de madeira (wood film) e filme de metal
	
	
	cerâmica e fio enrolado
	
	
	fio enrolado e CERMET
	
	
	CERMET e filme de carbono
	
	 
	composição de carbono e plástico
	
		3.
		Deseja-se construir um capacitor de 18 nF utilizando-se duas placas paralelas com 240 cm2 de área cada uma e espaçadas de 0,02 mm. Determine o valor da constante dielétrica do material a ser utilizado.
	
	
	
	
	 
	1,3
	
	
	2,1
	
	
	1,9
	
	 
	1,7
	
	
	1,5
	
		4.
		Um fio condutor de comprimento inicial l, apresenta a 25 graus Celsius , uma resistência R = 90 Ohm; corta-se um pedaço de 1 m de fio, e elevando-se a temperatura do fio restante para 75 graus Celsius, verifica-se que a resistência ôhmica do mesmo é de 100 W. Sabendo-se que o coeficiente de temperatura do material é de 4x10- 3 1/C , determine o comprimento inicial l do fio.
	
	
	
	
	 
	13,5 m
	
	
	5 m
	
	 
	12 m
	
	
	15 m
	
	
	10 m
	
		5.
		O valor da resistividade elétrica dos metais e suas ligas possuem uma dependência com a variação da temperatura. De que modo esta dependência é explicitada?
 
 
	
	
	
	
	Trigonométrica
	
	
	Quadrática
	
	 
	Linear
	
	
	Logarítmica
	
	
	Exponencial
 
	
		6.
		Alguns materiais apresentam uma grande resistência ao trânsito de elétrons, sendo denominados de isolantes. Estes materiais encontram grande aplicação, quando desejamos isolar o operador de máquinas que apresentam força eletromotriz do perigo de choques elétricos.
Entre os materiais a seguir relacionados, qual o que MELHOR poderia ser utilizado como isolante, considerando aspectos elétricos.  
	Material
	Condutividade (Ohm.m-1)
	Alumina
	5,5 x 10-13
	Concreto
	6,7 x 10-9
	Porcelana
	7,5 x 10-10
	Sílica fundida
	9,0 x 10-18
	Poliestireno
	8,4 x 10-14
	
	
	
	
	 
	Concreto
	
	
	Porcelana
	
	
	Alumina
	
	 
	Sílica fundida
	
	
	Poliestireno