QUESTÕES DE EXERCÍCIOS DE MATERIAIS ELÉTRICOS

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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