Avaliacao Proficiencia Engenharia Eletrica RE V1 PRF 80417 original

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QUESTÃO 1 - (ENADE - Adaptado)
Na casa da família de José, a grama deve ser cortada pelo
menos uma vez ao mês. Para isso, é utilizada uma
máquina de cortar grama que, segundo as especificações
do manual de instruções, funciona em perfeitas condições
com uma extensão de 5 m de comprimento e um diâmetro
X. A família de José mudou para uma casa maior e a
extensão de 5 m teve que ser substituída por outra com o
quádruplo do tamanho. Para que a máquina de cortar
grama continue funcionando em perfeitas condições, José
sabe que deve alterar o diâmetro da nova extensão para
Y.
Com base nas informações disponíveis e procurando
manter o funcionamento adequado do cortador de grama,
assinale a alternativa que apresenta a alteração que deve
ser feita no diâmetro, de X para Y, levando em
consideração o aumento no seu comprimento, de modo a
manter o funcionamento ideal do equipamento:
O diâmetro da nova extensão não influencia no
funcionamento do equipamento, logo X = Y, e José
pode até aproveitar a extensão antiga fazendo uma
emenda na nova.
O diâmetro da nova extensão não influencia no
funcionamento do equipamento, logo X = Y, mas José
não pode fazer emendas, pois afetará o funcionamento
do equipamento.
O diâmetro da nova extensão deve acompanhar a
alteração feita no comprimento, logo Y = 4X.
O diâmetro da nova extensão deve ser igual ao dobro
do diâmetro do fio antigo, logo Y=2X.
Desde que o diâmetro da nova extensão seja maior do
que a antiga, o equipamento funcionará de acordo com
as especificações, logo Y>X.
QUESTÃO 2 - (ENADE - Adaptado)
Os problemas com interferência eletromagnética (EMI)
geralmente acontecem quando um equipamento altamente
sensível a ruídos elétricos estranhos é colocado em um
ambiente sujeito a perturbações eletromagnéticas. Há dois
modos de interferência eletromagnética: uma conduzida
por cabos e fios condutores e outra irradiada por indução
estacionária (campos magnéticos ou eletrostáticos).
Nas redes elétricas de potência são numerosas as
perturbações conduzidas pelos cabos elétricos. O efeito de
uma perturbação eletromagnética depende largamente da
sua duração. As permanentes ou mantidas afetam
principalmente os aparelhos analógicos enquanto as de
curta duração são mais perigosas para os aparelhos
digitais.
Associe as características das perturbações
eletromagnéticas, relacionadas na COLUNA-A, com suas
correspondentes identificações, apresentadas na
COLUNA-B.
 
COLUNA-A COLUNA-B
1. Flicker. 
A. Desaparecimento total da
tensão no sistema com duração
superior a 0,5 segundo.
2. Harmônicos.
B. Pequenas mas repetitivas
quedas de tensão causadas por
cargas elevadas.
3. Interrupção.
C. Uma flutuação rápida da
tensão da fonte não superando
10% na operação normal.
4. Afundamento de
tensão.
D. Variações nos valores entre
as 3 tensões de linha ou de
fase, num sistema trifásico.
5. Desequilíbrio de
fase.
E. Uma carga não linear toma
uma corrente não senoidal da
rede com frequências múltiplas
de 60 Hz. 
 
Em seguida, assinale a alternativa que contem a sequência
correta da associação.
1-A; 2-E; 3-C; 4-B; 5-D.
1-C; 2-E; 3-B; 4-A; 5-D.
1-D; 2-B; 3-C; 4-C; 5-A.
1-C; 2-E; 3-A; 4-B; 5-D.
1-A; 2-E; 3-D; 4-C; 5-B.
QUESTÃO 3 - (ENADE - Adaptado)
Os materiais semicondutores são caracterizados pela
estrutura de banda eletrônica. Possui uma banda de
valência completamente preenchida e uma banda de
condução vazia, e estas separadas por uma zona proibida
de tamanho relativamente estreito, geralmente com menos
de 2 ev de potencial. O elétron excitado na banda de
valência deixa para trás um vazio e vai para a banda de
condução. Dessa forma, na presença de campo elétrico,
os elétrons excitados e os vazios se movem em direções
opostas. Nos semicondutores tanto os elétrons como os
vazios estão espalhados pelas imperfeições do retículo. 
A expressão da condutividade elétrica (σ) para os
semicondutores leva em consideração as cargas elétricas
e os vazios existentes em sua banda de condução, 
Onde e = carga elementar do elétron (1,6 x C); n
= a concentração de cargas por unidade de volume; =
a taxa de mobilidade do elétron; e = a taxa de
mobilidade do vazio.
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
DISCIPLINA: Avaliação Proficiência_Engenharia Elétrica
A Tabela-1 abaixo mostra as energias dos espaçamentos
entre bandas, taxa de mobilidade dos elétrons e dos vazios
e condutividade elétrica à temperatura ambiente para
alguns materiais semicondutores.
 
 Tabela-1
 
 Fonte:
<http://www.if.ufrj.br/~tclp/estadosolido/semicondutores.pdf
>. Acesso em: 19 abr. 2017.
Com base nas informações disponíveis na Tabela-1, avalie
as seguintes afirmativas:
 
I. A condutividade do silício (Si) é melhor do que a do
germânio (Ge).
II. Para o caso dos nanocristais semicondutores, CdS e 
ZnTe, a mobilidade elétrica é favorecida pelo espaçamento
entre as bandas existentes.
III. O valor da concentração de cargas por volume do silício
à temperatura ambiente é 1,315xm-³.
IV. Nos materiais semicondutores intrínsecos, a taxa de
mobilidade dos vazios consegue superar a taxa das cargas
de modo a promover o fluxo do campo elétrico.
 
A seguir assinale a alternativa correta.
Apenas as afirmativas I e III estão corretas.
Apenas as afirmativas I e II estão corretas.
Apenas as afirmativas I, II e III estão corretas.
Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
Apenas as afirmativas I, III e IV estão corretas.
QUESTÃO 4
A figura a seguir mostra um material chamado titanato de
bário (BaTiO3). Nessa representação microestrutural
podemos observar uma característica dele que é chamada
de polarização espontânea, em outras palavras, na
ausência de campos elétricos externos, o titanato de bário
apresenta naturalmente dipolos elétricos.
 
Sendo assim, com relação a este material, avalie as
seguintes afirmativas:
 
 I. É denominado de ferroelétrico.
 II. É denominado de diamagnético.
III. É denominado de ferrimagnético.
IV. Apresenta uma resposta fraca ao magnetismo.
 V. Contém propriedades piezoelétricas e efeito
fotorretrativo.
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta as afirmativas
corretas:
I e IV.
I e V.
II e IV.
III e IV.
III e V.
QUESTÃO 5
Os sinais de entrada e de saída de um sistema
linear e invariante no tempo são apresentados a seguir:
 
 
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
 
Esses sistemas atendem a uma importante propriedade
chamada princípio de superposição. Os valores de
amplitude e frequência mostrados no gráfico, para cada
uma das contribuições individuais de entrada/saída, são
sumarizados na tabela a seguir:
 
Sinal 
Amplitude (U.A.) 
Frequência
angular (U.A.) 
 
Se o sinal de saída for utilizado para realimentar o mesmo
sistema, avalie as seguintes afirmativas considerando a
nova saída que será obtida:
I. Máxima amplitude, em magnitude, de .
II. Máxima frequência angular de .
III. Seis componentes de frequências distintas.
É correto o que se afirma em: 
I, apenas.
II, apenas.
I e II.
I e III.
II e III.
QUESTÃO 6 - (ENADE - Adaptado)
Os Coilguns são estruturas que operam a partir do efeito
de movimento mecânico em uma bobina, conforme
apresenta a Figura 1. Um pulso de corrente de alta
intensidade gera um campo magnético no interior de uma
bobina linear (solenoide). Havendo um objeto metálico no
seu interior, correntes são induzidas e, em virtude dos
efeito das forças de Lorentz ( x ), ocorre uma
aceleração, dependendo do sentido do campo magnético.
A energia cinética do projétil, que o acelera a partir do
repouso, provém da descarga rápida de um pulso de
corrente no indutor. Coilguns possuem aplicações como
armamento na área de defesa, por exemplo, acionando
morteiros eletromagnéticos a serem embarcados em
veículos de combate. A não necessidade de explosivospara propulsão traz maior segurança à operação, além de
maior precisão e repetibilidade.
 
 
Figura 1
 
Figura 2
 
A equação do circuito é a de um circuito RLC sem fonte,
com as condições iniciais de Vc(0) = Vo (tensão no
capacitor) e i(0) = 0, é dada por:
Para efeitos de simplificação, a característica variante no
tempo de L é desprezada. O fator de amortecimento e a
frequência de oscilação natural são definidos,
respectivamente, como:
 e 
Para que o circuito equivalente de um Coilgun tenha um
comportamento sobreamortecido, deverá haver uma
relação específica entre e e a solução da equação
diferencial descrita acima é:
Onde os fatores são definidos como:
a)
b)
c)
d)
e)
Das alternativas a seguir, marque qual deve ser a relação
entre e para obtenção de um comportamento
sobreamortecido.
 e .
 e .
.
.
.
QUESTÃO 7
O aumento da eficiência em transformadores depende
diretamente dos materiais condutores aplicados no núcleo
e nos enrolamentos, de modo a reduzir as perdas em
vazio e as perdas em carga. A redução das perdas em
vazio é relacionada ao projeto do núcleo, que para ser
mais eficiente deve reduzir a densidade de fluxo
magnético. Dessa forma, o material das lâminas deve ser
de alta qualidade, por exemplo, de grão orientado, de
modo a não prejudicar os cristais magnéticos do material.
A padronização de transformadores de distribuição, no
Brasil, segue a norma NBR 5440 [1], que especifica para
os transformadores características: elétricas, em 60 Hz;
construtivas; materiais aplicados; acessórios. Já as lâminas
de aço-silício de grão orientado seguem a NBR 9119 [2].
Em termos de perdas, o projeto de um transformador,
conforme estabelece a NBR-5440, deve respeitar os limites
especificados mostrados na Tabela 1, para classe de
tensão 15 kV, para transformadores trifásicos.
 
Tabela 1
 
[1] NBR 5440: Transformadores para Redes Aéreas de
Distribuição. Características Elétricas e Mecânicas -
Padronização, ABNT, Rio de Janeiro, Brasil, 1999.
[2] NBR 9119: Produtos laminados planos de aço para fins
elétricos de grão orientado - Especificação.
 
Analise a seguinte situação:
 
Um engenheiro deseja projetar uma subestação de
transformação para reduzir a tensão de entrada de 13,8 kV
para 380 V, e essa unidade abastecerá uma indústria com
carga de 450 kVA.
Com base na NBR-5440 e utilizando a Tabela 1, ele
deverá optar por uma combinação de transformadores
para atingir a demanda exigida pela carga.
 
Analisando apenas o critério das perdas em vazio, indique
qual das combinações a seguir apresentará o menor índice
de perdas nos transformadores:
3 transformadores de 150 kVA.
1 transformador de 300 kVA e 1 transformador de 150
kVA.
2 transformadores de 225 kVA.
4 transformadores de 75 kVA e 1 transformador de 150
kVA.
4 transformadores de 112,5 kVA.
QUESTÃO 8 - (ENADE - Adaptado)
Cabo coaxial é uma espécie de cabo condutor usado para
a transmissão de sinais. Ele recebe esse nome por ser
constituído de várias camadas concêntricas de condutores
e isolantes. O cabo coaxial é basicamente formado por um
fio de cobre condutor revestido por um material isolante, e
ainda rodeado por uma blindagem.
Os potenciais e campos do cabo coaxial são considerados
aproximadamente independentes do comprimento. Se
adicionalmente a estrutura apresenta simetria circular, as
distribuições de potenciais e campos elétricos não
apresentam variações na direção circunferencial, φ, e
podem ser expressas em função da variação do raio r.
A Figura-1 a seguir mostra os principais elementos de uma
linha coaxial. São eles: o raio interno Ri, o raio externo Re
e o comprimento axial h.
 
 
 
a)
b)
c)
d)
e) a)b)
c)
d)
e)
A solução analítica é formulada em termos desses
parâmetros e da variação do raio r. Se Vo denota o
potencial elétrico na superfície cilíndrica interna do raio Ri,
e a superfície externa do raio Re é submetida a um
potencial de zero volt, a variação do potencial elétrico no
espaço entre os condutores, em volts, é
 
 
A variação do campo elétrico radial, também no espaço
entre os condutores, em volts por metro, é:
 
Fonte:
<http://www.pucpr.br/arquivosUpload/53707219514373982
05.pdf>. Acesso em: 19 abr. 2017.
A teoria da linha coaxial cilíndrica é usada no estudo de um
pequeno cabo elétrico. Os raios interno e externo das
superfícies cilíndricas que formam o cabo, Ri e Re, medem
1,0 e 5,0 cm, respectivamente. A altura h das superfícies é
20,0 cm e o espaço entre elas é preenchido pelo ar, um
meio isolante cuja permissividade elétrica relativa, εr, é
próxima da unidade. A superfície condutora interna é
submetida a um potencial elétrico de 1000 V, enquanto
que a superfície externa é submetida a um potencial nulo,
resultado de um processo de aterramento.
Para esse dispositivo, em particular, as variações do
potencial e campo elétrico, no espaço entre os condutores
em função do raio r em centímetros, são:
QUESTÃO 9
O fenômeno de conversão direta de calor em energia
elétrica é a base para a geração de energia elétrica em
sistemas fotovoltaicos. Esse fenômeno consiste na
geração de corrente elétrica pela energia térmica por
meio de um dispositivo simples do tipo termopar, baseado
nos pares A e B de Materiais Termoelétricos (MTs)
diferentes, metálicos ou não metálicos. O conversor de
calor em eletricidade se chama Termoeletrogerador ou
TEG. Desde o século XIX, os engenheiros procuraram
construir um TEG eficiente e economicamente viável. Eles
perceberam que o rendimento do gerador depende de
vários parâmetros e também das propriedades do Material
Termoelétrico.
O engenheiro Edmund Altenkirch expressou
matematicamente a relação entre as propriedades físicas
dos MTs e o rendimento de uma termopilha, ou TEG,
simplificada. A equação do Altenkirch inclui, entre outros
parâmetros e variáveis, a força eletromotriz, a
condutividade térmica e elétrica da termopilha. Além disso,
o famoso cientista russo Abram F. Ioffe juntou esses
parâmetros listados e criou um novo parâmetro Z para
calcular o rendimento dos dispositivos termoelétricos.
Expresso desta forma, o parâmetro Z de Ioffe é dado pela
equação:
 
Onde, = força eletromotriz do dispositivo, [V/K]; Z =
desempenho (performance) do dispositivo, [1/K]; σ =
condutividade elétrica do MT, [Ω⋅m]; λ = condutividade
térmica do MT, [W/m⋅K].
De fato, o desempenho e a eficiência dos MTs conhecidos
são relativamente baixa, o que limita seus usos nas
indústrias. Por esse motivo, os MTs com um parâmetro Z
mais elevado são muito esperados, o que ampliaria
significativamente sua aplicação na indústria de modo
geral.
Para avaliar as possibilidades de aumento do desempenho
dos MTs, a expressão matemática do parâmetro Z foi
analisada. A análise dessa equação aponta as abordagens
para o aumento do desempenho dos MTs.
Com base nessas considerações, avalie as seguintes
consequências, levando em consideração o aumento do
desempenho dos MTs:
 
I - Aumento da condutividade elétrica do MT.
II - Aumento da condutividade térmica do MT.
III - Aumento da força eletromotriz α do MT. Essa
abordagem é a mais promissora, pois o desempenho do
MT é proporcional ao quadrado de α.
IV - Para lidar com isso, novos MTs de alta condutividade
elétrica, de força eletromotriz elevada e de alta resistência
térmica devem ser desenvolvidos.
 
A seguir, assinale a alternativa correta:
Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
Apenas as afirmativas I, II e IV estão corretas.
Apenas as afirmativas II, III e IV estão corretas.
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
Apenas as afirmativas II e IV estão corretas.
Apenas as afirmativas I, III e IV estão corretas.
QUESTÃO 10 - (ENADE - Adaptado)
Um material semicondutor pode conduzir eletricidade
apenas se há alguns elétrons em sua banda de condução
ou lacunas na camada de valência. A energia na parte
inferior da bandade condução é denominada EC. O
próximo nível de energia permitido é chamado de banda
de valência. A energia na parte superior da banda de
valência é chamada de Ev. Entre essas duas bandas está
a banda proibida ou bandgap, que é o gap de energia
necessário para entrar na banda de condução, sendo que
o chamado bandgap é dado por:
 
Esse é o parâmetro mais importante dos semicondutores.
Os elétrons livres encontram-se acima de Ec (nível de
condução) e os elétrons de ligação estão abaixo de Ev
(nível de valência). No cristal do semicondutor puro, os
elétrons não podem ter energias intermediárias. 
Em um semicondutor puro, o número da concentração
intrínseca de portadores ( ) de elétrons (livres) na
camada de condução é igual ao número de lacunas (livres)
(isto é, elétrons faltantes) na camada de valência. 
depende do material considerado, da energia de bandgap, 
, temperatura, iluminação e stress. A concentração
intrínseca de portadores, número de elétrons livres e
lacunas por centímetro cúbico é dada por:
 
Considere o seguinte exemplo:
O germanio é um material do tipo semicondutor, muito
usado na industria, que possui parâmetro B referente ao
tipo de material semicondutor igual a . Sabendo
que k é a constante de Boltzmann e vale eV/K
e k = Joules/K; e que a energia necessária
para vencer a banda de condução, bandgap, é = 1,12 eV
= Joules, tendo em T a temperatura absoluta
em Kelvin (k). Lembrando que 1 eV = 
 Joules.
 
Agora, assinale a alternativa correta para o valor da
concentração intrínseca de portadores ( ) de um material
semicondutor, germânio, à temperatura ambiente de 25
°C.
 = 
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
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	QUESTÃO 4
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