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_______________________________________________________Física III − Exercícios 20 6. CORRENTE E RESISTÊNCIA 1) Existe uma corrente estacionária de 2,50 A em um fio de metal. (a) Que quantidade de carga passa por uma seção transversa do fio em 5,00 min? (b) Quantos elétrons passam por essa superfície em 5,00 min? Resposta: a) 750 C b) 4,69 × 1021 elétrons 2) Uma esfera condutora isolada tem um raio de 10,0 cm. Um fio transporta uma corrente de 1,0000020 A para dentro dela. Um outro fio transporta uma corrente de 1,0000000 A para fora dela. Quanto tempo levaria para a esfera aumentar seu potencial em 1000 V? Resposta: 5,56 × 10−3 s 3) A densidade de corrente em um fio cilíndrico de raio R = 2,00 mm é uniforme em uma seção transversal do fio e vale J = 2,00 × 105 A/m2. Qual a corrente que atravessa a porção externa do fio entre as distâncias radiais R/2 e R? Resposta: 1,88 A 4) Um fusível em um circuito elétrico é um fio que é projetado para derreter, e desse modo abrir o circuito, se a corrente exceder um valor predeterminado. Suponha que o material a ser usado em um fusível se funda quando a densidade de corrente atinge 440 A/cm2. Que diâmetro de fio cilíndrico deveria ser usado para fazer um fusível que limitará a corrente a 0,500 A? Resposta: 3,80 × 10−4 m 5) Um pedaço de fio de 1,00 m de comprimento tem uma resistência de 14,0 Ω, e a diferença de potencial entre suas extremidades é 4,10 V. (a) Qual é a corrente no fio? (b) Supondo um campo elétrico uniforme, determine a intensidade deste campo no interior do fio? Resposta: a) 0,293 A b) 4,10 V/m 6) Muitos cabos elétricos são feitos de múltiplos fios finos trançados. Se um determinado cabo tem 150 fios e a corrente total transmitida pelo cabo é de 0,750 A quando a diferença de potencial é 1,00 V, qual é a resistência de cada fio individualmente? Resposta: 200 Ω 7) A resistividade de um cilindro de vidro, com 1,00 cm de comprimento, é de 1,00 × 1022 Ω.m. Que comprimento deve ter um fio de cobre, com a mesma área da seção reta que o cilindro de vidro, para ter a mesma resistência? A resistividade do cobre é 1,70 × 10−8 Ω.m. Resposta: 5,88 × 1027 m 8) Em um certo resistor, uma diferença de potencial de 100 V provoca uma corrente de 3,00 A. (a) Qual a resistência do resistor? (b) Qual a corrente, se a diferença de potencial for de 25,0 V? _______________________________________________________Física III − Exercícios 21 Resposta: a) 33,3 Ω b) 0,751 A 9) A corrente em um circuito com uma resistência R é de 5,00 A. Quando uma resistência adicional de 2,00 Ω é inserida em série com R, a corrente cai para 4,00 A. Qual o valor de R? Resposta: 8,00 Ω 10) Ligam-se em paralelo três resistores de resistências 16,0 Ω, 25,0 Ω e 31,0 Ω. (a) Qual é sua resistência equivalente? Se a diferença de potencial através da combinação é de 14,0 V, (b) qual é a diferença de potencial através de cada resistor e (c) qual é a corrente elétrica em cada um deles? Resposta: a) 7,42 Ω b) === 321 VVV 14,0 V c) 1 I = 0,875 A , 2 I = 0,560 A , 3 I = 0,452 A 11) (a) Determine a resistência equivalente da combinação de resistores da figura abaixo. Dado que a diferença de potencial através da combinação é 36,0 V, determine (b) a corrente total na combinação, (c) a diferença de potencial através de cada resistor e (d) a corrente em cada um deles. Solução: a) 9,00 Ω b) 4,00 A c) 21 VV = = 12,0 V e 3 V = 24,0 V d) 1 I = 3,00 A , 2 I = 1,00 A e 3 I = 4,00 A 12) (a) Achar a resistência equivalente entre os pontos a e b do circuito mostrado na figura abaixo. (b) Se a diferença de potencial entre a e b for de 12,0 V, calcular a corrente em cada resistor. Resposta: a) 4,10 Ω b) 1 I = 1,43 A , 2 I = 0,858 A , 3 I = 4 I = 0,572 A , 5 I = 1,50 A e 6 I = 7 I = 0,750 A _______________________________________________________Física III − Exercícios 22 13) Um certo tubo de raios X opera a uma corrente de 7,00 mA e uma diferença de potencial de 80,0 kV. Qual a sua potência em watts? Resposta: 560 W 14) Um fio de cobre, com área de seção transversal de 2,00 × 10−6 m2 e comprimento de 4,00 m, possui uma corrente de 2,00 A uniformemente distribuída por está área. (a) Qual a intensidade do campo elétrico ao longo do fio? (b) Quanta energia elétrica é transferida para a energia térmica em 30,0 min? A resistividade do cobre é 1,70 × 10−8 Ω.m. Resposta: a) 0,0170 V/m b) 245 J 15) Você recebe um pedaço uniforme de um fio de aquecimento feito de uma liga de níquel- cromo-ferro chamada Nicromo; o fio possui uma resistência de 72,0 Ω. Com que taxa se dissipa a energia em cada um das seguintes situações? (a) Uma diferença de potencial de 120 V é aplicada entre as extremidades do comprimento do fio. (b) O fio é cortado ao meio e uma diferença de 120 V é aplicada entre as extremidades de cada metade. Resposta: a) 200 W b) 800 W 16) (a) Qual é a resistência de uma lâmpada elétrica doméstica de 60,0 W, 120 V, quando a diferença de potencial através dela é de 120 V? (b) Qual é a corrente em uma lâmpada de 60,0 W, 120 V, quando a diferença de potencial através dela é de 120 V? (c) Qual é a potência dissipada em uma lâmpada de 60,0 W quando a diferença de potencial através dela é de 110 V? Admita que a resistência do filamento, quando em operação a 110 V, seja praticamente a mesma que sob operação a 120 V. Resposta: a) 240 Ω b) 0,500 A c) 50,4 W 17) Um calefator de 1,00 kW está projetado para operar a 240 V. Qual (a) a sua resistência e (b) qual a corrente de operação? (c) Que potência será dissipada no resistor se estiver operando a 120 V? Admitir que a resistência permaneça constante. Resposta: a) 57,6 Ω b) 4,17 A c) 250 W OBS: Os exercícios acima foram retirados dos seguintes livros: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. v. 3 KELLER, Frederick J.; GETTYS, W. Edward; SKOVE, Malcolm J. Física. São Paulo: Makron Books, 1999. v. 2. TIPLER, Paul A. Física: Eletricidade e Magnetismo, Ótica. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2000. v. 2.
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