CTM - Estudo dirigido 1 - 2013-2

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Universidade Federal de Uberlândia - UFU 
Engenharia de Controle e Automação 
Prof. Aniel Silva de Morais, aniel@eletrica.ufu.br Sala: 3N222 
 
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2013-2 / 1ª Estudo dirigido de CTM CTM – Ciência e Técnologia dos Materiais 
 
1ª Estudo Dirigido de CTM 
Entrega: 16/12/2013 
 
 
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1. Qual a função dos fusíveis em instalações elétricas e quais os cuidados devemos 
tomar em sua especificação quanto aos níveis de corrente e quanto ao funcionamento 
do equipamento citando, como exemplo, a proteção de um motor elétrico? 
 
2. Qual a diferença entre uma ligação iônica, covalente, metálica e uma ponte de 
hidrogênio? 
 
3. Qual a diferença entre densidade e massa específica? 
 
4. Sabendo que um circuito é composto por um par de fios de cobre de 6mm2 de seção 
transversal e distantes de 100 metros da carga. Qual a resistência deste circuito 
(consisdere apenas os condutores)? 81,67 10−= Ω ⋅cobre x mρ 
 
5. Se os condutores da seção anterior fossem substituidos por fios de alumínio, qual 
deveria ser sua seção transversal para que a resistência permanecesse a mesma dos 
fios de cobre? 8m n 2,65 10
−
= Ω⋅alu í io x mρ 
 
6. Qual a diferença entre materiais paramagnéticos, diamagnéticos e ferromagnéticos? 
 
7. Defina com suas palavras. O que é ductilidade? E deformação? 
 
8. Cite aplicações para as seguintes materiais: chumbo, estanho, ouro, alumínio, cobre e 
tungstênio. 
 
9. Explique o como funcionam os bimetais citando uma aplicação típica do mesmo em 
dispositivos elétricos. 
 
10. Imagine que você é o engenheiro responsável pelo projeto de capacitores de uma 
grande empresa. Para atender ao pedido de um cliente foi solicitado o projeto e 
fabricação de 100.000 unidades de capacitores de 2 nF que suporte uma ddp de 500V 
em seus terminais. Para tanto, dispõe-se de dois tipos de dielétricos (1 e 2). A rigidez 
dielétrica do material 1 é 16kV/mm e do material 2 é 10kV/mm. As permissividades 
relativas dos materiais 1 e 2 são 2,5 e 5, respectivamente. Por motivos construtivos a 
área das placas deve ser de 25cm2. Determine qual desses materiais (1 ou 2) poderá 
 
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ser utilizado para construir o capacitor que atenda ao pedido do cliente e ao mesmo 
tempo empregue o material disponível no estoque da fábrica de capacitores. 
 
11. Um resistor é feito de um fio de constantan de 0,2mm de diâmetro enrolado 
sobre um cilindro de 1 cm de diâmetro. Quantas voltas desse fio são necessárias para 
uma resistência de 50 ohms a 30º C ? 
Dados: Condutividade do constantan a 20º C = 20,4 x 105 S/m 
 Coeficiente de temperatura do constantan a 20º C = 0,000008 ºC-1 
 
12. Sabe-se que os parâmetros de muitos dos resistores comerciais são disponíveis 
através de listas de cores em seu corpo. Considerando um resistor com 4 faixas de 
cores que apresenta, segundo a tabela padrão, a primeira =vermelho, a segunda = 
laranja, a terceira = violeta e a quarta = marron, o valor de sua resistência é de: 
 
13. Dentre os fatores físicos e elétricos que afetam a capacitância podem ser 
considerados: 
I) Área dos eletrodos e permeabilidade dielétrica 
II) Afastamento entre as placas condutoras e tipo de material dielétrico 
III) Área dos eletrodos e afastamento entre as placas condutoras 
IV) Quantidade de carga armazenada e permeabilidade dielétrica 
a) Somente a alternativa I está correta 
b) As alternativas I e II estão corretas 
c) As alternativas II, III e IV estão corretas 
d) Apenas as alternativas II e III estão corretas 
e) Todas as alternativas estão corretas 
 
14. Sobre os bimetais marque V ou F para as afirmativas abaixo conforme sejam 
verdadeiras ou falsas. 
( ) São aplicados em relés de sobrecarga, termostatos que regulam ou protegem o 
equipamento de um superaquecimento e disjuntores termo-magnéticos para 
corte, comando ou proteção. 
( ) Os bimetais consistem em chapas compostas de duas folhas de metais diferentes 
sempre passadas no laminador a temperatura bastante elevada para que elas 
sejam fortemente aderidas uma à outra. 
( ) São geralmente empregados em dispositivos de proteção contra curtos-circuitos. 
( ) Os materiais usados correntemente são ligas de ferro e níquel cujos coeficientes 
de dilatação linear ( α ) dependem fortemente da porcentagem de níquel; se esta 
porcentagem é de 36% obtém-se a liga invar que possui um α extremamente 
pequeno. 
( ) A lâmina bimetálica também pode ser usada para 
acionamentos e controle de circuitos elétricos por 
temperatura. Na ilustração ao lado a lâmina bimetálica 
sofreu uma curvatura para baixo, fechando o sistema de 
alarme contra incêndio em função do aquecimento da 
mesma, onde a parte superior da lâmina é formada pelo 
invar. 
 
 
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15. Quanto aos materiais condutores marque a alternativa correta: 
I) Podemos dizer que a grande vantagem do uso das ligas metálicas é que 
sempre permitirão aliar maior resistência mecânica, melhor condutividade e 
maior resistência à corrosão a um menor custo em detrimento dos metais 
puros 
II) Embora não seja um metal, materiais a base de carbono são muito utilizados 
para condução de corrente elétrica em alguns tipos de equipamentos. 
III) Não obstante o fusível também possa atuar sob uma condição de sobrecarga, 
sua principal função é proteger a instalação elétrica contra curtos-circuitos. 
a) Somente a alternativa I está correta 
b) Somente a alternativa II está correta 
c) Somente a alternativa III está correta 
d) As alternativas I e II estão corretas 
e) Apenas as alternativas II e III estão corretas 
f) As alternativas I e III estão corretas 
g) As três alternativas estão corretas 
h) Nenhuma das afirmações anteriores está correta 
 
16. Marque V ou F para as afirmativas abaixo conforme sejam verdadeiras ou 
falsas. 
( ) Podemos dizer que a deformação plástica dos metais é aquela que após a 
retirada da força, o material volta o seu estado inicial, ou seja, é a deformação 
reversível, proporcional à tensão aplicada; e que a tenacidade é uma medida de 
energia de deformação, ou seja, é a energia total necessária para provocar a 
fratura do corpo de prova. 
( ) A resistência de um condutor aumenta com a temperatura 
( ) Os fusíveis diazed não podem ser usados para proteção de motores elétricos 
devido à sua ação lenta que resultaria na danificação do motor antes da sua 
atuação. 
( ) Embora exista exceção para outros tipos de capacitores, deve-se tomar cuidado 
com a polaridade dos eletrolíticos, sob pena de danos ao mesmo ao conectá-lo 
em um circuito elétrico. 
( ) Quanto maior a temperatura, melhor a capacidade de isolação de um material 
isolante. 
( ) Devido ao seu baixo poder isolante o SF6 (exafluoreto de enxofre) tem sido 
substituído pelo óleo mineral nos transformadores e disjuntores de grande 
potência. 
( ) A chamada temperatura crítica dos supercondutoresé definida como a 
temperatura em que o material sofre a oxidação e entra em decomposição. 
( ) Apesar de ser inferior ao cobre no que tange à sua resistência mecânica e sua 
condutividade, o alumínio tem substituído o cobre nas aplicações elétricas pelo 
fato de ser mais leve e mais barato 
( ) O ar ao ser ionizado passa subitamente da condição de material isolante para 
condutor 
( ) Quanto menor a permissividade dielétrica, melhor o grau de isolação do 
material 
( ) Efeito corona limita-se como que a uma bainha à volta dos condutores, visível 
 
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sob o aspecto de uma luz azulada, oriundo de uma grande diferença de potencial 
junto às suas superfícies que tornado o ar ao seu redor ionizado. 
( ) Uma das características observadas em alguns dos materiais supercondutores 
atuais é o fenômeno da levitação magnética. Este fato é também conhecido por 
efeito Meissner e ocorre devido ao material se comportar como paramagnético 
quando submetido a baixíssimas temperaturas. 
 
 
17. Correlacione as colunas conforme a definição e ou características dos materiais 
abaixo: 
 
(B) Isolantes ( ) São utilizados em diodos, transistores e dispositivos 
fotocondutores. 
(A) Condutores ( ) Têm a propriedade da alta rigidez dielétrica e por isto, 
são também chamados materiais dielétricos. 
(C) Semi-
condutores 
( ) São caracterizados por diversas grandezas, dentre as 
quais se destacam: condutividade ou resistividade 
elétrica, coeficiente de temperatura, condutividade 
térmica, potencial de contato e comportamento 
mecânico. 
(D) Magnéticos ( ) Podem ser classificados quanto à sua permeabilidade 
magn 
 
18. Esboce o gráfico e teça comentários sobre a temperatura crítica dos 
supercondutores. 
 
19. Resposta válida somente com o desenvolvimento: A figura abaixo mostra duas 
barras 1 e 2 de materiais diferentes. Sabe-se que o diâmetro e o comprimento da barra 
2 são o dobro da barra 1 e que o módulo de elasticidade do material da barra 1 é o 
triplo do material da barra 2. Qual deve ser a razão F1/F2 para que ambas as barras 
sofram o mesmo alongamento. 
Dados: A tensão ou força aplicada por unidade de área T F A E= = ⋅ε [N/m2] 
Onde E = módulo de elasticidade e ɛ é a deformação 
definida pela relação entre o alongamento ∆L do material e 
o seu comprimento inicial L0 
 
 
a) 1 
b) 1/2 
c) 1/8 
d) 6 
e) Nenhuma das respostas anteriores 
 
20. Resposta válida somente com o desenvolvimento: Sejam dois condutores de 
materiais A e B de mesmo comprimento. Sabe-se que o cabo A tem X fios, 
condutividade σA, e densidade (massa específica) µA e o cabo B tem Y fios, 
condutividade σB = 2σA, e densidade (massa específica) µB = 5µA. Sabe-se também 
 
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que os fios dos cabos A e B têm mesma área de seção transversal. Determine a faixa 
de valores que deve ter a razão X/Y para que o cabo A tenha, simultaneamente, 
menor resistência e menor massa que o cabo B. 
a) 2˂ X/Y ˂5 
b) 5˂ X/Y ˂2 
c) 1/5˂ X/Y ˂1/2 
d) 1/5˂ X/Y ˂1/2 
e) Nenhuma das respostas anteriores 
 
21. Qual a diferença entre capacitores fixos e capacitores variáveis? O que é um 
trimmer? 
 
22. O que é um trim pot? 
 
23. Qual a energia armazenada em um capacitor de 1000uF carregado com uma 
tensão de 50V? 
 
24. Qual o efeito da temperatura em um capacitor eletrolítico? 
 
25. O que é o efeito corona?