FIS123 Lista06

Prévia do material em texto

1 
Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia 
 Departamento de Física do Estado Sólido 
 Física Geral e Experimental III – Fis123 
 
6a Lista de Exercícios 
Força Eletromotriz 
 
1. Qual a diferença entre f.e.m e diferença de potencial? 
 
2. Depende da f.e.m aplicada, o tempo necessário para carregar um capacitor, num circuito RC, até uma 
fração dada da carga final de equilíbrio? 
 
3. Os condutores A e B, com comprimentos e diâmetros iguais de 40 m e 2,6 mm respectivamente, estão 
ligados em série . Uma ddp de 60 V é aplicada entre as extremidades do fio composto. As resistências dos 
fios são 0,127 Ω e 0,729 Ω, respectivamente. Determine: (a) a densidade de corrente em cada fio; (b) a ddp 
através de cada fio (c) a resistividade de cada fio. Resp: 1,32 x 107 A/m2 ; (b) 8,9 V e 51,09 V (c) 1,68 x 10-8 
Ω.m e 9,67 x 10-8 Ω.m 
 
4. Uma bateria possui f.e.m. ε = 10,0 V e resistência interna r = 1Ω. A bateria está ligada a um motor que 
levanta um peso P = 4,0 N, com uma velocidade constante v = 1,5 m/s.. Suponha que exista perda de 
potência por efeito Joule. (a) Escreva a equação para o balanço de potência (conservação da potência). (b) 
Suponha que a potência dissipada por efeito Joule na resistência interna da bateria e na resistência interna 
do motor seja igual a 2 W; calcule a corrente que flui no circuito. Determine, também, para este caso, (c) a 
resistência interna do motor, (d) a diferença de potencial nos terminais do motor. Resp: a) 
vPIrRI 2 ++=ε )( , onde R é a resistência interna do motor .b) 0,8 A c) R = 2,125 Ω d) 9,2V 
 
5. Calcule o valor das três correntes que aparecem no circuito ao 
lado.(b) Calcule o valor de Vab. Suponha que R1 = 1 Ω; R2 = 2Ω; ε1 = 2 
V; ε2 = ε3 = 4 V. Resp: a) 2/3 A, 1/3 A e 1/3 A, sentido anti horário 
b)10/3 V 
 
6. Num circuito de uma única malha estão ligados um capacitor de 1,0µF, um resistor de 3,0x106Ω e uma 
fonte de f.e.m de 4,0V. Calcule a taxa instantânea de variação com o tempo, 1,0 s após a ligação do 
circuito, das seguintes grandezas: (a) A carga do capacitor, (b) A energia acumulada no capacitor, (c) a 
energia liberada sob forma de calor no resistor e (d) a energia que está sendo suprida pela fonte de f.e.m. 
Suponha que o capacitor estava descarregado antes da ligação do circuito. Resp: a) 9,6x10-7C/s b) 1,1x10-
6W c) 2,8x10-6W d) 3,8x10-6 W 
 
7. Dois resistores, R1 e R2, podem ser conectados tanto em série quanto em paralelo por meio de uma 
bateria de f.e.m. ε . Desejamos que a transferência de energia térmica para a combinação em paralelo seja 
cinco vezes a da combinação em série. Se R1 = 100 Ω, quanto será R2? Resp: 31,8 Ω ou 261,8 Ω. 
ε1 ε2
R1R2R1
ε3
R1 R1
a
b
 2 
8. Uma bateria solar gera uma ddp de 0,10 V quando um resistor de 500 Ω é conectado a ela, e uma ddp de 
0,15 V, quando é substituída por um resistor de 1000 Ω. Quais são: (a) a resistência interna? (b) a f.e.m. da 
bateria solar? Resp: a) 1000 Ω ; b) 0,3 V 
 
9. Nos circuito ao lado, calcule a potência que aparece como energia 
térmica nas resistências. Dados: 1ε = 3 V, 2ε = 1 V, R1 = 5 Ω, R2 = 2 Ω 
e R3 = 4 Ω. Resp: P1 = 0,345 W; P2 = 0,049 W e P3 = 0,708 W 
 
10. Um capacitor C, inicialmente descarregado, é totalmente carregado por uma f.e.m. ε constante em série 
com um resistor R. Mostre que: (a) a energia total final armazenada no capacitor é metade da energia 
fornecida pela f.e.m. (b) a energia total dissipada no resistor é metade da energia fornecida pela f.e.m. 
 
11. No circuito ao lado, o capacitor é inicialmente carregado fechando-se 
a chave K2 por um longo tempo, enquanto a chave K1 permanece aberta. 
Em seguida, em t = 0, a chave K1 é também fechada. Considerando que 
C = 10 µF, ε1 = 1 V; ε2 = 3 V, R1 = 0,2 Ω e R2 = 0,4 Ω, determine: 
a. A carga e a corrente no capacitor em função do tempo 
b. As correntes e a potência dissipada nos resistores em função do tempo 
 
 
ε1 ε2C
R1 R2
K2K1
ε1 ε2R1
R2R3