Lista 4 - Física III

Prévia do material em texto

Centro Universitário de Volta Redonda - UniFOA 
 Física III
 Lista 4 – Corrente, resistência e circuitos
 Prof. Dr. Angelo Cerqueira 
 
1) Durante os 4,0min em que uma corrente de 5,0A atravessa um fio, (a) quantos Coulombs e 
(b) quantos elétrons passam por uma seção reta do fio?
Resp.: (a)1,2kC; (b) 7,5×1021
2) O fusível de um circuito elétrico é um fio projetado para fundir, abrindo o circuito, se a 
corrente ultrapassar um certo valor. Suponha que o material a ser usado em um fusível funde
quando a densidade de corrente ultrapassa 440A/cm2. Que diâmetro de fio cilíndrico deve 
ser usado para fazer um fusível que limite a corrente a 0,50A? Resp.: 3,8×10−4 m .
3) (a) A densidade de corrente através de um condutor cilíndrico, de raio R, varia de acordo 
com a equação
J =J 01− rR  ,
em que r é a distância ao eixo central. Assim, a densidade de corrente tem um máximo J0 no 
eixo, r=0 e decresce linearmente até zero na superfície, r=R. Calcular a corrente em termos 
de J0 e da área A=πR2 da seção transversal do condutor. (b) Suponha que, pelo contrário, a 
densidade de corrente tenha um máximo J0 na superfície do cilindro e decresça linearmente 
até zero no eixo, de modo que
J =J 0
r
R
,calcular a corrente.
 Resp.: (a) AJ0/3; (b)2AJ0/3.
4) A resistência do enrolamento de cobre de um motor é igual a 50Ω a 20ºC quando o motor 
está parado. Após várias horas de funcionamento, a resistência aumenta para 58Ω. Qual é a 
temperatura do enrolamento? Despreze as alterações nas dimensões do enrolamento. Resp.:
57ºC.
.
5) Quando aplicamos 115V através de um fio, de comprimento 10m e raio 0,30mm, a 
densidade de corrente é igual a 1,4×104 A/m2 . determine a resistividade do fio. Resp.:
8,2×10−4 . m .
6) Um fio de comprimento 4,00m e diâmetro de 6,00mm tem uma resistência de 15,0mΩ. 
Aplicando-se uma diferença de potencial de 23,0V entre as suas extremidades, (a) qual é a 
corrente no fio? (b) Qual é a densidade de corrente? (c) Calcular a resistividade do material 
do fio. Identifique o material. Resp.:(a) 1,53×103 A ; (b) 5,41×107 A/ m2 ; 
(c) 10,6×10−8  . m platina.
 
7) O Conselho Nacional de Seguro Contra Incêndio fixou os limites de segurança para os 
valores da corrente em conformidade com os tamanhos e tipos de fios. Para o fio de cobre nº
10, com isolamento de borracha (diâmetro=0,25cm), a corrente admissível é de 25A. Para 
essa corrente, determine (a) a densidade de corrente, (b) o campo elétrico, (c) a diferença de 
potencial através de 305m de fio e (d) a taxa em que a energia térmica é dissipada nos 305m 
de fio.
Resp.:(a)4,9MA/m2; (b)83mV/m; (c)25V; (d)640W.
 Centro Universitário de Volta Redonda - UniFOA 
 Física III
 Lista 4 – Corrente, resistência e circuitos
 Prof. Dr. Angelo Cerqueira 
 
8) Suponha que as baterias na figura abaixo tenham resistências internas desprezíveis. 
Determine (a) a corrente no circuito, (b) a potência dissipada em cada resistor e (c) a 
potência de cada bateria e se a energia é fornecida ou absorvida por ela. Resp.:(a)0,50A ; 
(b)P1=1,0W e P2=2,0W ;(c) P1=6,0W E P2=3,0W.
9) Na figura abaixo, o trecho de circuito AB absorve 50W de potência quando é percorrido por 
uma corrente i=1,0A no sentido indicado. (a)Qual é a diferença de potencial entre A e B? 
(b)O elemento C não tem resistência interna. Qual é a sua fem? (c)Qual é a sua polaridade?
Resp.:(a)50V; (b)48V; (c)B é o terminal negativo .
10) No circuito abaixo determine a corrente em cada resistor e a diferença de potencial entre a e
b. Considere E1=6,0V, E2=5,0V, E3=4,0V, R1=100Ω e R2=50Ω. Resp.: i1=50mA; 
i2=60mA;Vab=9,0V.
 Centro Universitário de Volta Redonda - UniFOA 
 Física III
 Lista 4 – Corrente, resistência e circuitos
 Prof. Dr. Angelo Cerqueira 
 
11) Encontre no estado estacionário as correntes desconhecidas no circuito com várias malhas 
mostrado na figura abaixo. Resp.: i
1
=1,38A; i
2
=-0,364A; i
3
=1,02A.
12) Determine a corrente em cada ramo do circuito mostrado na figura abaixo. Resp.: ramo 
esquerdo: 846mA p/ baixo; ramo do meio: 462mA p/ baixo; ramo direito: 1,31A p/ cima.
 . 
13) No circuito da figura abaixo, calcule (a) a corrente no resistor de 3,0Ω; (b) a fem ε
1
 e a fem 
ε
2
 ; (c) a resistência R. Resp.: (a)8,0A;(b)ε
1
=36V e ε
2
=54V;(c)9,0Ω.
 Centro Universitário de Volta Redonda - UniFOA 
 Física III
 Lista 4 – Corrente, resistência e circuitos
 Prof. Dr. Angelo Cerqueira 
 
14) Em um circuito RC em série E=12,0V , R=1,40MΩ e C=1,80μF. (a) Calcular a constante de 
tempo. (b) Determine a carga máxima que aparecerá no capacitor durante o processo de 
carga. (c) Quanto tempo levará para a carga aumentar até 16,0μC? Resp.: (a)2,52s; 
(b)21,6μC; (c)3,40s.
15) Um capacitor com uma diferença de potencial inicial de 100V é descarregado através de um 
resistor quando uma chave entre eles é fechada no instante t = 0. No instante t = 10,0s a 
diferença de potencial através do capacitor é 1,00V. (a) Qual é a constante de tempo do 
circuito? (b) Qual é a diferença de potencial através do capacitor no instante t = 17,0s? 
Resp.: (a)2,17s; (b)39,6mV.