Aula_09

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Bases Físicas para Engenharia
Prof. Ricardo P. Barbosa
Aula 9
Eletricidade - Eletrodinâmica
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Aula 9: Conteúdo programático
	Conhecer o conceito de corrente elétrica
	Conhecer o conceito de Efeito Joule
	Definir Potência elétrica
	Definir a primeira lei de Ohm
	Conhecer os conceitos de resistor e resistência elétrica
	Definir a segunda lei de Ohm
	Conhecer e compreender a associação de resistores e medidas elétricas.
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Corrente elétrica
É o movimento ordenado, isto é, com direção e sentido preferenciais, de portadores de carga elétrica.
A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial elétrico (ddp) ou tensão elétrica.
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Corrente elétrica
Sentido convencional da corrente elétrica
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Intensidade média de corrente elétrica
Seja Δq a carga elétrica que a travessa a seção reta de um condutor num intervalo de tempo Δt.
No SI a unidade de medida é ampère (A).
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Gráfico i x Δt
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Efeito Joule
Quando a corrente elétrica atravessa um condutor, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica, devido à colisão dos elétrons livres com os átomos do condutor. Esse fenómeno é denominado efeito térmico ou efeito Joule.
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Potência elétrica
Potência elétrica P consumida pela lâmpada ou pelo motor elétrico é dada por:
A unidade de potência Pot : 
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Da definição de potência elétrica é possível deduzir:
Uma unidade de energia muito usada em eletricidade é o quilowatt-hora (kWh). Para obtermos a energia em kWh, devemos expressar a potência em kW e o tempo em h.
 
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Há outra expressão para potência elétrica se for considerada a diferença de potencial (ddp) U entre os polos da bateria e a intensidade de corrente i.
Potência elétrica
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Primeira lei de Ohm
No SI a unidade de medida de resistência elétrica é o ohm, cujo símbolo é Ω.
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Primeira lei de Ohm
De um modo geral:
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Gráfico U x i (curva característica)
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Potência dissipada em um resistor
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Segunda lei de Ohm
onde ρ é uma grandeza característica do material e da temperatura, chamada resistividade elétrica do material.
A unidade de resistividade elétrica, no SI, é ohm-metro (símbolo Ω.m).
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Associação de resistores
Associação em série
Rs = R1 + R2 + R3
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Associação de resistores
Associação em paralelo
Bases Físicas para Engenharia
Prof. Ricardo P. Barbosa
Atividades
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1) Na figura representamos uma lâmpada incandescente.
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Você liga um gerador elétrico (uma bateria, por exemplo) à lâmpada e ela acende. Dos esquemas abaixo quais são as duas possíveis ligações corretas?
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Resolução
Um polo do gerador deve ser ligado à rosca metálica e o outro polo à base metálica.
Gabarito: a) e d)
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2) Uma lâmpada permanece acesa durante 5 minutos, por efeito de uma corrente de 2 A. Nesse intervalo de tempo, a carga total (em C) fornecida a essa lâmpada é:
 
a) 0,4        
b) 2,5        
c) 10        
d) 150        
e) 600
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Resolução
i = Δq/Δt => 2 = Δq/5.60 => Δq = 600 C
Gabarito: E
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3) Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 16 A. A carga elétrica do elétron tem módulo 1,6 x 10-19 C. O número de elétrons que passa por segundo, pela seção transversal do fio, é igual a:
 
a) 16.1021 
b) 8,0.1021 
c) 4,0.1020 
d) 2,0.1020 
e) 1,0.1020
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Resolução
i = Δq/Δt => i = n.e/Δt => 16 = n.1,6.10-19/1,0 
n = 1,0.1020 elétrons
Gabarito: E
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4) A frase “O calor do cobertor não me aquece direito” encontra-se em uma passagem da letra da música “Volta”, de Lupicínio Rodrigues. Na verdade, sabe-se que o cobertor não é uma fonte de calor e que sua função e a de isolar termicamente nosso corpo do ar frio que nos cerca. Existem, contudo, cobertores que, em seu interior, são aquecidos eletricamente por meio de uma malha de fios metálicos nos quais e dissipada energia em razão da passagem de uma corrente elétrica.
Esse efeito de aquecimento pela passagem de corrente elétrica, que se observa em fios metálicos, e conhecido como efeito:
a) Ohm b) Joule c) estufa d) fotoelétrico e) Hall
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Resolução
Efeito Joule
Gabarito: B
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5) A potência de um aparelho elétrico que consome a energia de 2,5 kWh em 10 minutos é:
a) 15 kW     
b) 0,41 kWh     
c) 25 kW     
d) 15 kWh     
e) 25 kWh
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Resolução
Eel = P.Δt => 2,5(kWh) = P(kW).(1/6)(h) => P = 15 kW
Gabarito: A
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6) No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é 1440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa roupas. 
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7) As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades.
Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o máximo de:
a) 5 A.     b) 10 A.     c) 15 A.     d) 20 A.     e) 25 A.
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P = U.i
1440 = 110.i
i ≅ 13,1 A
Resolução
Gabarito: A
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8) Dos gráficos abaixo, quais representam um resistor ôhmico?
a) I e II
b) I e III
c) II e III
d) I, II e III
e) Nenhum deles
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Resolução
Gabarito: A
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9) Considere a associação de resistores esquematizada abaixo e submetida a uma ddp de 24 V.
Determine:
a) a resistência equivalente entre os terminais A e B
b) a intensidade da corrente que percorre cada resistor
c) a ddp em cada resistor
d) qual resistor dissipa a maior potência
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Resolução
	RS = R1 + R2 = 2 Ω + 6 Ω = 8 Ω
b) U = RS.i => 24 = 8.i => i = 3 A 
c)
U1 = R1.i = 2.3 => U1 = 6 V
U2 = R2.i = 6.3 => U2 = 18 V
d) Na associação em série o resistor que dissipa maior potência é o de maior resistência elétrica. Portanto, R2.
Gabarito:
a) 8 Ω
b) 3 A
c) 6 V e 18 V
d) R2 
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10) Considere a associação de resistores esquematizada abaixo e submetida a uma ddp de 24 V.
Determine:
a) a resistência equivalente entre os terminais A e B
b) a ddp em cada resistor
c) a intensidade da corrente que percorre cada resistor
d) qual resistor dissipa a maior potência
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Resolução
a) 1/RP = 1/R1 + 1/R2 => 1/RP = 1/2 + 1/6 => RP = 1,5 Ω
Para se calcular mais rapidamente o valor de RP, quando se tem apenas dois resistores, pode-se fazer o produto das resistências associadas e dividir pela soma: 
RP = produto/soma = 2.6/2+6 = 12/8 => RP = 1,5 Ω
b) Todos os resistores estão sob mesma tensão de 24 V
c)
U = R1.i1 => 24 = 2.i1 => i1 = 12 A
U = R2.i2 => 24 = 6.i2 => i2 = 4 A
d) Na associação em paralelo o resistor que dissipa maior potência é o de menor resistência elétrica. Portanto, R1.
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Resumo da aula 9
	Conhecer o conceito de corrente elétrica
	Conhecer o conceito de Efeito Joule
	Definir Potência elétrica
	Definir a primeira lei de Ohm
	Conhecer os conceitos de resistor e resistência elétrica
	Definir a segunda lei de Ohm
	Conhecer e compreender a associação de resistores e medidas elétricas.
e
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