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1a Questão (Ref.: 201202599699) 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. 0,67R. 8R. 2,5R. 12R. 0,75R. 2a Questão (Ref.: 201202539076) Deseja-se construir um resistor com resistência igual 125 mΩ. Para isso será utilizado um fio cilíndrico cuja resistividade é igual a 89,1 x 10-6 Ω.cm e comprimento igual a 1,3 metros. Determine o valor da área da seção reta deste fio. 4,09 cm2 0,09 cm2 1,09 cm2 3,09 cm2 2,09 cm2 3a Questão (Ref.: 201202539081) 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. 0,21 cm 0,01cm 0,41 cm 0,11 cm 0,31 cm 1a Questão (Ref.: 201202540535) Um pedaço de fio de alumínio tem resistência de 2 Se pedaço de fio de cobre tem a mesmas dimensões do fio de alumínio, qual será sua resistência? alunínio = 2,825 x 10 -6 cm à 20 ºC cobre = 1,723 x 10 -6 cm à 20 ºC e) R = 2,83 Ω d) R = 0,122 Ω a) R = 3,28 Ω c) R = 0,328 Ω b) R = 1,22 Ω 2a Questão (Ref.: 201202539079) Deseja-se construir um resistor com resistência igual 125 mΩ. Para isso será utilizado um fio cilíndrico cuja resistividade é igual a 89,1 x 10-6 Ω.cm e cuja área da seção reta é igual a 0,38 mm2. Determine o valor do comprimento deste fio. 8,33 cm 7,33 cm 4,33 cm 5,33 cm 6,33cm 3a Questão (Ref.: 201202599712) Em meados do século XX, materiais denominados de semicondutores foram desenvolvidos e fabricados em escala industrial, permitindo uma enorme evolução no âmbito da eletrônica de utensílios eletrodomésticos. A condutividade do semicondutor resultante da dopagem (incorporação de outro elemento em sua rede cristalina) é dada por =p.I e I.h, onde p é a concentração de buracos por metro cúbico, I e I é o módulo da carga do elétron, dado por 1,6.10-19C, e .h é mobilidade dos buracos. Baseado nas informações anteriores, calcule a condutividade do semicondutor de Silício resultante da dopagem com 5.1022/m3átomos de Boro, considerando h = 0,05m2/V.s 50 (ohm.m) -1 400 (ohm.m) -1 200 (ohm.m) -1 100 (ohm.m) -1 4 (ohm.m) -1 1a Questão (Ref.: 201202599734) 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: σ = 2 P ІeІ µh σ = P ІeІ 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 = N ІeІ (µe + µh). σ = N ІeІ µh. 2a Questão (Ref.: 201202599739) 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. Hipérbole. Reta. Elipse. Parábola. Círculo. 3a Questão (Ref.: 201202599740) A resistividade de um material varia com a temperatura e, para pequenas variações, podemos assumir que a mesma obedece a expressão =0+T, onde 0 e ao constantes. Para variações maiores de temperatura, a expressão da resistividade pode assumir a forma =0+ T+T2 , onde 0 , b e são constantes. Baseado nas informações anteriores, indique a forma geométrica que melhor indica a variação da resistividade com a temperatura no último caso citado. Círculo. Reta. Hipérbole. Parábola. Elipse. 1a Questão (Ref.: 201202599787) A concentração de elementos dopantes é um parâmetro essencial na fabricação de semicondutores extrínsecos. Identifique, entre as opções a seguir, aquela que identifica um fenômeno físico que pode fornecer esta informação. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). Efeito Joule. Efeito Hall. Efeito Tcherenkov. Efeito Fischer. Lei de Ohm. 2a Questão (Ref.: 201202599766) 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. 20 . 1015 2,0 1029. 1,5 . 1025 1,5 . 1026 20 . 1030 3a Questão (Ref.: 201202599755) 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: A temperatura de 100oC, o componente eletrônico terá que ser montado utilizando-se somente os condutores extrínsecos mostrados no gráfico. A temperatura de 100oC, o componente eletrônicomontado 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 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. Em nenhuma temperatura exposta no gráfico, haverá problemas de inversão de condutividade elétrica. 1a Questão (Ref.: 201202453007) 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. 15 m 10 m 12 m 5 m 13,5 m 2a Questão (Ref.: 201202526058) 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? Exponencial Linear Logarítmica Trigonométrica Quadrática 3a Questão (Ref.: 201202599819) Capacitância é uma grandeza física associada a dispositivos denominados de capacitores e que possuem a finalidade de armazenar carga. Do ponto de vista quantitativo, define-se capacitância, C, de um capacitor como a razão entre a sua carga, Q, e a diferença de potencial, V, ao qual o mesmo está submetido, ou seja, C=Q/V. No sistema internacional de unidades (SI), a capacitância é medida em Farad (F). Considerando o exposto, determine a opção correta. Um capacitor que tenha acumulado uma carga de 0,010C e que possui capacitância igual a 2F está submetido a uma diferença de potencial igual a submetido a 0,05V Um capacitor submetido a 120V e que tenha acumulado uma carga de 0,008C possui capacitância igual a 0,00007 F. A capacitância do capacitor sempre varia com a corrente elétrica do circuito, como mostra a expressão C=Q/V. Dois capacitores idênticos submetidos respectivamente a diferenças de potencial iguais a 2V e V/2 terão 2C e 1C de carga respectivamente. Um capacitor que possui capacitância igual a 0,06F e está submetido a uma diferença de potencial igual a submetido a 2V acumula uma carga de 0,003C. 1a Questão (Ref.: 201202599826) Está provado que correntes superiores a 20mA são capazes de causar paradas respiratórias, conduzindo algumas vezes a morte. Um dos objetivos de se utilizar equipamento de proteção individual composto de materiais isolantes elétricos é evitar este tipo de acidente. Considerando o exposto, determine a opção que provavelmente só apresenta materiais isolantes elétricos. Borracha, isopor, madeira e cerâmica genérica. Silício, Prata, água pura salgada. Madeira, borracha, Platina e isopor. Ferro, madeira porosa e borracha. Cobre, Ouro Níquel e Nitrato de Manganês. 2a Questão (Ref.: 201202599823) A Itália também teve seu expoente científico nos primórdios da pesquisa com eletricidade, seu nome era Luigi Galvani (1737-1798). Embora atuasse na área hoje conhecida como biomédica, como professor de anatomia da Universidade de Bolonha, foi um dos primeiros cientistas a relatar o efeito de correntes elétricas na musculatura de um ser vivo, quando acidentalmente durante a dissecação de um sapo o aproximou de um instrumento elétrico. Considerando o exposto, determine a opção que provavelmente só apresenta materiais isolantes elétricos. Cobre, Ouro, Ferro e Níquel. Nitrato de Prata, madeira porosa e borracha. Isopor, madeira e cerâmica. Madeira, borracha, Platina e isopor. Silício, Prata, água salgada. 3a Questão (Ref.: 201202599827) A característica básica dos materiais isolantes é a péssima capacidade de conduzir corrente elétrica. Devido a esta característica, são utilizados como dielétricos de capacitores e constituintes de equipamentos de proteção individual. Assinale o item que contenha informações corretas sobre esses materiais: Os polímeros são compostos de pequenas cadeias de carbono e são geralmente isolantes. Possuem boa ductilidade e alta temperatura de fusão. Os cerâmicos representam os materiais mais abundantes na natureza. Possuem condutividade elétrica e térmica baixas, além de apresentarem fragilidade a choques mecânicos. Geralmente a carga elétrica cedida a um isolante espalha-se por todo sua extensão, não permitindo a sua condução. Os materiais isolantes, cerâmicos ou poliméricos, possuem muitos elétrons livres que não promovem condução elétrica por estarem presos a rede cristalina. Os isolantes apresentam baixa resistividade elétrica e são raramente encontrados na natureza. 1a Questão (Ref.: 201202599833) Capacitores ou condensadores são componentes eletrônicos que armazenam energia quando submetidos a um campo elétrico. Define-se, então, a grandeza denominada capacitância, dada por C=0(A/l), onde A representa a área das placas, l a distância entre elas e o é a permissividade do vácuo. Considerando-se as informações anteriores, calcule o novo espaçamento que deve assumir as placas de um capacitor com r =2 el=1mm quando for utilizado um dielétrico de r =4, considerando-se que a capacitância não deve ser alterada. 2,5 mm 2 mm 0,5 mm 4 mm 1 mm 2a Questão (Ref.: 201202599847) Considerando um capacitor de placas paralelas com as seguintes características: Área = 8.10-4 mm2, l = 3.10-3 m, r=5 (constante dielétrica do meio) e 0= 9.10-12 F/m, como mostra a figura a seguir, pode-se afirmar que o deslocamento dielétrico dado por D= (V/L) é igual a: 25,0 . 10-8 C/m2 4,8 . 10-8 C/m2 0,08 . 10 8 C/m2 16,8 . 10-8 C/m2 132,8 . 10-14 C/m2 3a Questão (Ref.: 201202599840) Nas figuras a seguir, têm-se representado um capacitor com vácuo entre as placas, um meio dielétrico e o capacitor com o meio dielétrico inserido. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering ¿ An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). Entre as opções a seguir, determine a opção correta que se aplica a ilustração anterior: Com a inserção do dielétrico e manutenção da diferença de potencial, tem-se o aumento da carga armazenada no capacitor. Na situação descrita, não é possível manter a tensão aplicada no capacitor. Com a inserção do dielétrico e manutenção da diferença de potencial, tem-se a diminuição da carga armazenada no capacitor. Com a inserção do dielétrico e manutenção da diferença de potencial, tem-se que a carga armazenada no capacitor não se altera. O material inserido, denominado dielétrico, é condutor, permitindo a condução de mais cargas para o capacitor. 1a Questão (Ref.: 201202600109) Existem materiais que apresentam polarização elétrica espontânea a nível microestrutural, ou seja, mesmo na ausência de campos elétricos externos, estes materiais apresentam dipolos elétricos. Isto ocorre em conseqüência da combinação de cargas elétricas pertencentes a íons de sinais contrários e a assimetria geométrica da rede cristalina que compõem a substância, como mostrado na figura a seguir. (CALLISTER,WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). Com relação a este tipo material, podemos afirmar: O material apresentado na figura apresenta estrutura hexagonal, garantindo o caráter assimétrico de sua estrutura e, portanto, a a presença microstrutural de dipolos elétricos. Este tipo de material mantém a polarização espontânea em qualquer temperatura, sendo adequado a utilização como condutor por não perder suas propriedades. O material exemplificado na figura apresenta estrutura cúbica, o que provoca a assimetria dos íons posicionados nos vértices e nas faces do cubo. A assimetria se refere somente a quantidade de íons que compõem a substância, que é diferente para cada átomo que a compõe. A assimetria microestrutural pode ser observada nas medidas dos lados da célula unitária que compõem o material mostrado na figura anterior. 2a Questão (Ref.: 201202600114) Alguns materiais, como o zirconato de chumbo, ao serem submetidos a uma tensão mecânica , geram eletricidade, como mostrado na figura a seguir. Este tipo de material é utilizado como transdutor, ou seja, dispositivo que é capaz de converter energia elétrica em deformações mecânicas e vice-versa. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). Em relação aos materiais que apresentam a propriedade anteriormente descrita, pode-se dizer que: São denominados de ferrimagnéticos. São denominados de piezoelétricos. São denominados de diamagnéticos. São denominados de magnéticos. São denominados de ferroelétricos. 3a Questão (Ref.: 201202600108) O titanato de bário, mostrado na figura a seguir, é um material que apresenta polarização espontânea a nível microestrutural, ou seja, mesmo na ausência de campos elétricos externos, este material apresenta dipolos elétricos. (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). Com relação a este tipo material, podemos afirmar: São denominados de ferroelétricos. São denominados de ferrimagnéticos. São denominados de diamagnéticos. São denominados de ferromagnéticos. São denominados de magnéticos. 1a Questão (Ref.: 201202600122) Considerando-se as propriedades elétricas e a simetria da rede cristalina da figura a seguir. Pode-se dizer que a mesma pode pertencer a um material com que tipo de magnetização? (CALLISTER, WILLIAM D. Jr. Materials Science and Engineering - An Introduction, John Wiley & Sons, USA, 1997, Chapter 19). ferromagnético. diamagnético. magnético. ferroelétrico. ferrimagnético. 2a Questão (Ref.: 201202600131) A popularização dos aparelhos de televisão tornou premente a intensificação dos meios de transmissão com freqüências moduladas em GHz, que deveriam então se estender por quilômetros. Para tanto, projetou-se o cabo coaxial mostrado na figura a seguir. Com relação a estrutura do mesmo, somente uma opção não está correta, assinale-a: O elemento (4) é um material plástico externo, que tem a função de proteger o cabo coaxial. O elemento (5) , interface entre os elementos (3) e (4) é uma cola condutora. O elemento (3) é um condutor externo. O elemento (1) é composto por um condutor de cobre comercial. É onde o sinal elétrico contendo a informação é transmitido. O elemento (2) é um material isolante externo. 3a Questão (Ref.: 201202600121) Diversos materiais exibem a propriedade de manter a polarização elétrica a nível microsestrutural na ausência de campos elétricos externos, tais como o sal de Rochelle, o di-hidrogeno fosfato de potássio, 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: São denominados diaelétricos. São denominados ferrimagnéticos. São denominados ferroelétricos. São denominados paramagnéticos. São denominados ferromagnéticos. 1a Questão (Ref.: 201202539082) Um capacitor é constituído por duas placas paralelas com 120 cm2 de área cada uma, espaçadas de 0,01 mm por um material cuja constante dielétrica é igual a 2,26. Determine o valor da capacitância assim obtida. 28 nF 32 nF 26 nF 30 nF 24 nF 2a Questão (Ref.: 201202539083) Um capacitor é constituído por duas placas paralelas com 220 cm2 de área cada uma, espaçadas de 0,01 mm por um material cuja constante dielétrica é igual a 2,6. Determine o valor da capacitância assim obtida. 58,6 nF 54,6 nF 50,6 nF 52,6 nF 56,6 nF 3a Questão (Ref.: 201202539086) Deseja-se construir um capacitor de 180 nF utilizando-se duas placas paralelas com 250 cm2 de área cada uma e espaçadas de 0,01 mm. Determine o valor da constante dielétrica do material a ser utilizado. 12,14 14,14 16,14 8,14 10,14
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