Materiais Elétricos - AVALIANDO O APRENDIZADO (PRESENCIAL)

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Disciplina: CCE0252 - MATERIAIS ELÉTRICOS Período Acad.: 2016.1 (G) / SM 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
 
Lembre-se que este exercício é opcional, mas valerá ponto extra para sua avaliação AV3. Ele será composto de cinco questões 
de múltipla escolha. Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. 
 
Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV1, AV2 e AV3. 
Atenção: você terá 50 minutos para realizar o exercício em cada disciplina! 
 1. 
 
 
Para uma determinada aplicação a variação de resistência deve ser mantida entre um valor mínimo de 12,78 ohms, 
em 25oC, e máximo de 15,12 ohms, na temperatura máxima de operação. O material utilizado apresenta um 
coeficiente de temperatura igual a 0,0037 oC-1. Determine o valor máximo de temperatura de operação que atende à 
esta especificação. 
 
 
101,9oC 𝑅 = 𝑅0[1 + 𝛼(𝑡 − 𝑡0)] 
15,12 = 12,78 [1 + 0,0037(𝑡 − 25)] 
15,12 = 12,78 [1 + 0,0037𝑡 − 0,0925] 
15,12 = 12,78 [0,9075 + 0,0037𝑡] 
15,12 = 11,59785 + 0,047286𝑡 
𝑡 =
3,52215
0,047286
∴ 𝑡 = 74,48°C 
 
 
 
92,6 oC 
 
75,9oC 
 
120,3oC 
 
78,2oC 
 
 2. 
 
 
Um resistor quando percorrido por uma corrente de 5,1 mA na temperatura de 25oC, apresenta uma diferença de 3,2 
volts entre seus terminais. Sabe-se que o material que compõe o resistor apresenta um coeficiente térmico igual a 
0,0037. Determine o novo valor de corrente quando a mesma tensão for aplicada na temperatura de 70oC. 
 
4,37 mA 
 
𝑅 =
𝑉
𝑖
∴ 𝑅 =
3,2
5,1. 10−3
∴ 𝑅 = 627,45 
 
5,37mA 𝑅 = 𝑅0[1 + 𝛼(𝑡 − 𝑡0)] ∴ 𝑅𝑓 = 627,45[1 + 0,0037(70 − 25)] ∴ 𝑅𝑓 = 731,92 
 
6,37 mA 𝑖 =
𝑉
𝑅
∴ 𝑖 =
3,2 
731,92
∴ 𝑖 = 4,37. 10−3𝐴 ∴ 𝑖 = 4,37𝑚𝐴 
 
7,37 mA 
 
8,37 mA 
 
 3. 
 
 
Um resistor quando percorrido por uma corrente de 5 mA na temperatura de 25oC, apresenta uma diferença de 1,2 
volts entre seus terminais. Sabe-se que o material que compõe o resistor apresenta um coeficiente térmico igual a 
0,0037. Determine o novo valor de resistência na temperatura de 60oC. 
 
 
271,08 ohms 
𝑅 =
𝑉
𝑖
∴ 𝑅 =
1,2
5. 10−3
∴ 𝑅 = 240 
 
𝑅𝑓 = 240[1 + 0,0037(60 − 25)] ∴ 𝑅𝑓 = 271,08𝑜ℎ𝑚𝑠 
 
 
 
225,42ohms 
 
195,72 ohms 
 
354,72 ohms 
 
218,42 ohms 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4. 
 
 
Se um condutor é especificado para uma densidade de corrente máxima de 10 A/m2, para uma seção reta circular de 
raio igual a 1,2 mm, a corrente máxima permissível que atende à especificação deste condutor é: 
 
14,4 µA 𝐽 =
𝑖
𝑆
∴ 10 =
𝑖
𝜋.(1,2.10−3)2
∴ 𝑖 = 10 . 𝜋. (1,2. 10−3)2 
𝑖 = 4,523 . 10−5𝐴 ∴ 𝑖 = 45,23 𝜇𝐴 
 
 
 
45,2 µA 
 
120 A 
 
1,4 A 
 
4,5 A 
 
 5. 
 
 
Uma das formas de se obter semicondutores atualmente é através da técnica de electro-sputtering, na qual átomos 
de valências diferentes da encontrada no Silício são acelerados por uma diferença de potencial e inseridos no 
substrato de Silício. A expressão σ = N ІeІ µe + P ІeІ µh. fornece a condutividade em função da carga do elétron (1,6 x 10 
-19 C), 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 do tipo-n, no qual a concentração de portadores de cargas negativas é muito maior que a 
concentração de portadores de cargas positivas, podemos simplificar a expressão anterior para: 
 
σ = N ІeІ (µe + µh). 
 
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 = P ІeІ µh. 
 
σ = 2 P ІeІ µh. 
 
σ = N ІeІ µh. 
 
Disciplina: CCE0252 - MATERIAIS ELÉTRICOS Período Acad.: 2016.1 (G) / SM 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
 
Lembre-se que este exercício é opcional, mas valerá ponto extra para sua avaliação AV3. Ele será composto de cinco questões 
de múltipla escolha. Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. 
 
Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV1, AV2 e AV3. 
Atenção: você terá 50 minutos para realizar o exercício em cada disciplina! 
 
1. 
 
 
A mobilidade elétrica nos materiais não é dependente: 
 
 
 
Da presença de um campo elétrico 
 
 
Da qualidade do material elétrico 
 
 
Da presença de um campo magnético 
 
 
Do valor da resistência 
 
 
Do valor da condutividade elétrica 
 
 
 
2. 
 
 
Um condutor de cobre com seção reta circular, 18 metros de comprimento e raio de 1,5 mm é percorrido por uma 
corrente de 5,2 A. Determine a potência dissipada sobre este condutor. Considere a condutividade do cobre igual a 5,8 x 
107 S/m. 
 
 
 
11,9 mW 
𝑅 = 𝑓
𝑙
𝐴
 
𝑅 =
1
5,8𝑥107
 .
18
𝜋(1,5 . 10−3)2
 
𝑅 = 4,39𝑥10−2Ω 
𝑃 = 𝑅. 𝑖2 ∴ 𝑃 = 1,95𝑥10−1 𝑥 (5,2)2 ∴ 𝑃 = 1,19𝑤 
 
 
 
11,9 W 
 
 
1,19 W 
 
 
0,119 W 
 
 
1,9 mW 
 
 
 
3. 
 
 
Os semicondutores extrínsecos são essenciais para a fabricação de microcomponentes utilizados na eletrônica moderna. 
O semicondutores extrínsecos de Silício podem ser obtidos a partir da dopagem do mesmo com átomos de Boro ou de 
Fósforo, dependendo da intenção de se "produzirem" buracos ou elétrons como portadores de carga. 
Entre as expressões a seguir, qual está relacionada a um experimento que determine a concentração de cargas por m3. 
 
 
 
 
 
 
VH=(RH.Ix.Bz) / d 
 
 
e P 
 
 
e 
 
 
V=R.i 
 
 
Dados: 
𝑟 = 1,5𝑚𝑚 
𝑙 = 18𝑚 
𝑖 = 5,2𝐴 
𝜏𝐶𝑈 = 5,8𝑥10
7𝑆𝑚−1 =
1
𝑓
 
𝑅 =? 
4. 
 
 
O diodo é a chave eletrônica mais simples de um circuito elétrico. Ele não pode ser controlado e as condições de seus 
estados ligado e desligado são determinados por quais parâmetros (características) abaixo listados. Portanto: 
É correto apenas o que se afirma em 
I - Pelas tensões do circuito. 
II - Pelas capacitâncias do circuito. 
III - Pelas correntes do circuito. 
IV - Pelas indutâncias do circuito. 
 
 
 
 
I 
 
 
I e III 
 
 
III 
 
 
I e II 
 
 
II 
 
 
5. 
 
 
Elétrons livres são as partículas subatômicas responsáveis pelo surgimento de corrente elétrica; sabe-se, que devido a 
interação com outras partículas e defeitos que compõem a estrutura atômica de um condutor, estas partículas não realizam 
deslocamentos retilíneos ao longo do condutor quando submetidos ao efeito de um campo elétrico, E, ao contrário, 
perfazem uma trajetória de aspecto randômico. Este comportamento é descrito por um parâmetro denominado mobilidade 
elétrica, e, que está relacionado a condutividade do material pela expressão  e = / n e, onde "e" é o módulo da carga do 
elétron, dado por 1,6.10-19C, e n é o número de elétrons livres por unidade de volume do condutor. 
Considerando-se as informações anteriores, obtenha o número de elétrons livres por unidade de volume de um condutor 
de alumínio, a temperatura ambiente, que apresenta condutividade elétrica igual 3,8 . 107 (ohm.m) -1 e mobilidade elétrica 
igual a 0,0012m2/V.s. 
 
 
 
 
5,0 . 10-30/m3 
 
 
 
19 . 1029/m3 
 
 
7,3 . 10-15/m3 
 
 
2,0 . 1029/m3 
 
 
15 . 1029/m3 
 
 
Disciplina: CCE0252 - MATERIAIS ELÉTRICOS Período Acad.: 2016.1 (G) / SM 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
Lembre-se que este exercício é opcional, mas valerá ponto extra para sua avaliação AV3. Ele será composto de cinco questões 
de múltiplaescolha. Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. 
Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV1, AV2 e AV3. 
Atenção: você terá 50 minutos para realizar o exercício em cada disciplina! 
 
1. 
 
 
O termo cabo coaxial se refere a condutores de seção circular dispostos no mesmo eixo geométrico. São formados por 
um condutor interno geralmente de cobre nú ou aço cobreado, uma isolação de polietileno sólido ou expandido, uma 
blindagem sobre esta isolação, e finalmente a capa externa. Quanto à capa do cabo coaxial, assinale a alternativa incorreta 
dentre as relacionadas abaixo. 
 
 
 
Quando se adquire um cabo coaxial deve ser observado as características elétricas. As características mecânicas do 
cabo nunca preocupam pois são todas igualmente resistentes devido ao uso de capas iguais. 
 
 
Quando se adquire um cabo coaxial devemos observar a espessura da capa que deve ser adequada para suportar 
possíveis trações e abrasões a qual o cabo estará sujeito durante um típico processo de instalação. 
 
 
A capa tem função de proteção do cabo e sua função é apenas isolar o meio de transmissão do ambiente externo. 
 
 
As capas mais comuns são formadas por PVCs ou polietileno. 
 
 
As capas apresentam também as linhas anti-chamas. 
 
 
2. 
 
 
Diversos materiais exibem a propriedade de manter a polarização elétrica a nível microestrutural na ausência de campos 
elétricos externos, tais como o sal de Rochelle, o di-hidrogeno fosfato de potássio e o niobato de potássio entre 
outros.(CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 
1997, Chapter 19). 
 
Com relação a estes materiais, podemos afirmar: 
 
 
 
Quando utilizados como capacitor, originam componentes maiores que aqueles que possuem constantes dielétricas 
inferiores. 
 
 
Não podem ser utilizados como capacitor devido a alta condutividade elétrica. 
 
 
Não perdem suas características à medida que ocorre o aumento de temperatura, sendo ideais para utilização em 
zonas tropicais. 
 
 
São materiais que apresentam alteração de propriedades com relação a temperatura de utilização, o que inviabiliza a 
fabricação de componentes eletrônicos com os mesmos. 
 
 
Possuem constantes dielétricas extremamente altas sob freqüências relativamente baixas do campo aplicado. 
 
 
3. 
 
 
O termo cabo coaxial se refere a condutores de seção circular dispostos no mesmo eixo geométrico. São formados por 
um condutor interno geralmente de cobre nú ou aço cobreado uma isolação de polietileno sólido ou expandido uma 
blindagem sobre esta isolação, e finalmente a capa externa de polietileno ou PVC. Quanto ao condutor interno, qual das 
alternativas abaixo está totalmente correta? 
 
 
 
Quando formado por cobre nu deve ser composto por cobre eletrolítico, de alta pureza. Isto significa baixa resistência 
ohmica, o que é desejável dentro das dimensões para o qual o cabo é projetado. Quando formado por condutor central 
de aço cobreado a relevância se volta para o maior diâmetro do mesmo, pois quanto maior o diâmetro maior a 
indutância do condutor. 
 
 
Quando formado por cobre nu deve ser composto por cobre eletrolítico, de alta pureza. Isto significa baixa resistência 
ohmica, o que é desejável dentro das dimensões para o qual o cabo é projetado. Quando formado por condutor central 
de aço cobreado a relevância se volta para o correto diâmetro do mesmo, pois quanto maior o diâmetro maior a 
resistência ôhmica do condutor. 
 
 
Quando formado por cobre nu deve ser composto por cobre eletrolítico, de alta pureza. Isto significa alta resistência 
ohmica, o que é desejável dentro das dimensões para o qual o cabo é projetado. Quando formado por condutor central 
de aço cobreado a relevância se volta para o correto diâmetro do mesmo, pois quanto menor o diâmetro maior a 
resistência ôhmica do condutor. 
 
 
Quando formado por cobre nu deve ser composto por cobre eletrolítico, de baixa pureza. Isto significa baixa 
resistência ohmica, o que é indesejável dentro das dimensões para o qual o cabo é projetado. Quando formado por 
condutor central de aço cobreado a relevância se volta para o correto diâmetro do mesmo, pois quanto menor o 
diâmetro maior a resistência ôhmica do condutor. 
 
 
Quando formado por cobre nu deve ser composto por cobre eletrolítico, de alta pureza. Isto significa baixa resistência 
ohmica, o que é desejável dentro das dimensões para o qual o cabo é projetado. Quando formado por condutor central 
de aço cobreado a relevância se volta para o correto diâmetro do mesmo, pois quanto menor o diâmetro maior a 
resistência ôhmica do condutor. 
 
 
4. 
 
 
Elétrons livres são as partículas subatômicas responsáveis pelo surgimento de corrente elétrica; sabe-se, que devido a 
interação com outras partículas e defeitos que compõem a estrutura atômica de um condutor, estas partículas não realizam 
deslocamentos retilíneos ao longo do condutor quando submetidos ao efeito de um campo elétrico, E, ao contrário, 
perfazem uma trajetória de aspecto randômico. Este comportamento é descrito por um parâmetro denominado mobilidade 
elétrica, e, que está relacionado a condutividade do material pela expressão e = 
do elétron, dado por 1,6.10-19C, e n é o número de elétrons livres por unidade de volume do condutor. 
Considerando-se as informações anteriores, obtenha o número de elétrons livres por unidade de volume de um condutor 
de alumínio, a temperatura ambiente, que apresenta condutividade elétrica igual 3,8 . 107 (ohm.m) -1 e mobilidade elétrica 
igual a 0,0012m2/V.s. 
 
 
 
5,0 . 10-30/m3. 
 
 
 
15 . 1029/m3 . 
 
 
 
19 . 1029/m3. 
 
 
7,3 . 10-15/m3 . 
 
 
 
2,0 . 1029/m3 . 
 
 
5. 
 
 
Que átomos de impureza são utilizados na dopagem do silício para formar um semicondutor tipo p? 
 
 F Átomos com 5 elétrons na camada de valência. 
 F Átomos com 6 elétrons na camada de valência. 
 F Átomos com 4 elétrons na camada de valência. 
 F Átomos com 7 elétrons na camada de valência. 
 V Átomos com 3 elétrons na camada de valência. 
 
Disciplina: CCE0252 - MATERIAIS ELÉTRICOS Período Acad.: 2016.1 (G) / SM 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
Lembre-se que este exercício é opcional, mas valerá ponto extra para sua avaliação AV3. Ele será composto de cinco questões 
de múltipla escolha. Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. 
Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV1, AV2 e AV3. 
Atenção: você terá 50 minutos para realizar o exercício em cada disciplina! 
 
1. 
 
 
O que é um termistor PTC? 
 
 
 
É um resistor cuja resistência varia não linearmente com a temperatura e tem coeficiente de temperatura negativo. 
 
 
É um resistor cuja resistência não varia com a temperatura, e por esta razão pode ser utilizado em lugares onde a 
temperatura é elevada. 
 
 
 É um resistor cuja resistência varia linearmente com a temperatura e tem coeficiente de temperatura positivo. 
 
 
É um resistor cuja resistência varia linearmente com a temperatura e tem coeficiente de temperatura negativo. 
 
 
É um resistor cuja resistência varia não linearmente com a temperatura e tem coeficiente de temperatura positivo. 
 
 
 
2. 
 
 
O componente capacitor é basicamente composto por duas placas metálicas separadas por um material isolante que é o 
dielétrico. Todo dielétrico tem uma constante dielétrica que é a permissividade relativa do material, que é determinada 
pela relação entre a permissividade do materialdielétrico e a permissividade do vácuo. A permissividade relativa ou 
constante dielétrica é representada por єr. 
A fórmula para calcular a capacitância é: C= er (A/d), onde A é a área de uma das placas que está faceada com a outra 
placa e d é a distância entre as placas. Nas figuras abaixo o capacitor C1 tem placas com área igual a A separadas pela 
distância d e o dielétrico é o ar que tem constante dielétrica igual a 1. 
 
Determine os valores das capacitâncias C2 e C3, cujos dielétricos também são o ar. 
 
 
 
 
c) C2 = 15 µF C3 = 5 µF 
 
 
b) C2 = 20 µF C3 = 1,25 µF 
 
 
d) C2 = 15 µF C3 = 20 µF 
 
 
a) C2 = 15 µF C3 = 1,25 µF 
 
 
e) C2 = 20 µF C3 = 15 µF 
 
 
 
3. 
 
 
Na temperatura de 25oC mediu-se o valor da resistência de um resistor e obteve-se 122 Ω. O material do qual é feito o 
resistor apresenta um coeficiente de temperatura igual a 0,0037 oC-1. Determine o valor da nova resistência na temperatura 
de 50oC. 
 
 
 
98,72 ohms 𝑅 = 𝑅0[1 + 𝛼(𝑡 − 𝑡0)] 
𝑅 = 122 [1 + 0,0037(50 − 25)] 
𝑅 = 122 [1 + 0,0925] 
𝑅 = 133,29Ω 
 
 
123,67 ohms 
 
 
27,01 ohms 
 
 
133,29 ohms 
 
 
113,56 ohms 
 
 
 
4. 
 
 
Historicamente a tecnologia de fibras ópticas evoluiu a partir das limitações dos cabos metálicos. Ao analisarmos as 
características e compararmos a fibra óptica com os cabos metálicos concluimos as seguintes observações nos itens 
abaixo. Assinale o item incorreto: 
 
 
 
O núcleo transporta a luz. A casca mantém a luz confinada. O revestimento primário (buffer ou coating) é usado para 
protecão (do vidro). 
 
 
Nos dias de hoje as redes de voz e dados são interconectadas por anéis ópticos com (regeneradores)/amplificadores 
ópticos. 
 
 
Em sua forma mais simples, uma fibra óptica consiste de um núcleo (core) cilíndrico envolto por uma casca (cladding) 
cujo índice de refração é ligeiramente menor que o do núcleo. 
 
 
Modos de propagação definem a atenuação que a luz pode sofrer na casca da fibra. 
 
 
Antes do uso das fibras ópticas as redes de voz e dados eram interconectadas por linhas de cobre com múltiplos 
regeneradores eletrônicos. 
 
 
 
5. 
 
 
Uma placa carregada eletricamente apresenta densidade superficial de cargas igual a 15,9 nC/m2. Determine a densidade 
de fluxo elétrico sobre a placa. Considere que a distância de medida é muito menor do que as dimensões da placa. 
Considere o vácuo. 
 
 
 
1,23 nC/m2 
 
 
12,3 µC/m2 
 
 
0,52 nC/m2 
 
 
7,95 nC/m2 
 
 
1,23 µC/m2