Lista_de_Exercicios_C&F

Prévia do material em texto

ESTO001-13 – Circuitos Elétricos e Fotônica Lista 1 
1 
 
 
 
Circuitos Elétricos e Fotônica – Lista 1 – Exercícios 
 
Corrente, Tensão, Potência e Energia 
Resistência, Lei de Ohm, Leis de Kirchhoff 
 
Sempre que possível, confira seus resultados, utilizando o programa de simulação de circuitos 
LTSpice (software livre disponível em : http://www.linear.com/designtools/software/) 
 
 
1. Determine a carga total que atravessa um bipolo no intervalo 0<t<2s, sabendo-se que a 
corrente no mesmo é dada por 2( ) ti t e−= [mA] Re: 4,9085.10-4C 
 
2. Qual quantia você preferiria ganhar: 
a) Um centavo por cada elétron que passa através de um fio em 0,01 µs com uma corrente de 
2 mA; ou 
b) Um real por cada elétron que passa através do fio em 1,5 ns com uma corrente de 100µA? 
 Re: Prefiro a) R$ 1.248.439,45 
 
3. Oito fótons devem atingir a superfície de um fotodetector para que este emita um elétron. 
Calcule qual a corrente que irá fluir, sabendo-se que 4.1011 fótons/segundo atingem a 
superfície do fotodetector. Re: i=8,01nA 
 
4. Qual é a tensão entre dois pontos, sabendo-se que é necessária uma energia de 96mJ para 
mover 50.1018elétrons entre estes pontos? Re: 11,985mV 
 
5. Uma bateria de automóvel é carregada com uma corrente constante de 2A por 5 horas. A 
tensão nos terminais da bateria pode ser expressa por: v(t) = (11 + 0,5t) (V) para t > 0, t em 
horas. Pede-se: 
a) Determine a energia fornecida para a bateria durante as 5 horas, e esboce o gráfico de 
w(t). Re: 0,1225kWh 
b) Sabendo-se que o valor da energia é de R$ 0,30/kWh, calcule o custo da carga da 
bateria. Re: R$ 0,04 
6. Quais são as diferenças significativas na conexão de um multímetro em um circuito para 
realizar: 
a) medidas de tensão ? 
b) medidas de corrente ? 
 
7. Dois circuitos A e B estão conectados conforme a Figura 1. Para cada par de valores de v e i 
indicados abaixo, calcule a potência nos terminais de interconexão e determine se a potência 
está fluindo de A para B ou vice-versa: 
 
Figura 1 
 
a) i= 5A, v= 120V Re: 600W, de B para A 
b) i= -8A, v= 250V Re: 2000W, de A para B 
c) i= 16A, v= -150V Re: 2400W, de A para B 
d) i= -10A, v= -480V Re: 4800W, de B para A 
ESTO001-13 – Circuitos Elétricos e Fotônica Lista 1 
2 
 
 
 
8. Determine a potência recebida ou fornecida por cada elemento do circuito da Figura 2. 
Verifique que a soma das potências fornecidas é igual à soma das potências recebidas. 
 
 
Re: X:40W, fornecida 
 Y:75W, recebida 
 Fonte 5V: 10W, recebida 
 Vinculado: 45W, fornecida 
 
 
 
Figura 2 
 
9. Uma casa é alimentada com 120 V, e a corrente máxima no disjuntor é de 100 A. 
Pede-se: 
a) Determine a potência máxima de consumo da casa. Re: 12kW 
b) Verifique se haverá “queda” do disjuntor (isto é, o disjuntor irá abrir e interromper a 
corrente de alimentação), caso os seguintes aparelhos sejam ligados simultaneamente: 
Motor de 5 HP; 
Máquina de secar roupa de 3000 W; 
Chuveiro elétrico de 2400 W; 
Ferro a vapor de 1000 W. Re: Não 
 
Nota: 1 HP (Horse Power) = 1,0138 CV (Cavalo Vapor) = 745,7 W 
 
 
10. A condutância de um pedaço de fio metálico é 100 S. Determine qual será a resistência de 
um pedaço de fio do mesmo material, com seção transversal aumentada em 2/3 e 
comprimento reduzido em 2/3. Re: 2.10-3 ohms 
 
 
11. No circuito da Figura 3, determine o valor da tensão Vab. 
 
 
Figura 3 Re: 28V 
12. Para o circuito da Figura 4, pede-se: 
a) determine as correntes I1 e Is Re: 12A; 11A 
 b) determine as tensões Vs e V3. Re: 24V; 6V 
X Y 
- + 
+ 
- 20V 15V 
5V 
3A 
 5A 
 2A 
 ix 
 3ix 
ESTO001-13 – Circuitos Elétricos e Fotônica Lista 1 
3 
 
 
 
 
Figura 4 
 
13. Determine as tensões desconhecidas dos circuitos da Figura 5. 
 
 
Re: a) V1=4V; V2=10V 
 b) V1=14V; V2=16V 
 
14. Determine os valores desconhecidos de tensões e correntes indicados nos circuitos da Figura 
6. 
 
 
Figura 5 
Figura 6 
ESTO001-13 – Circuitos Elétricos e Fotônica Lista 1 
4 
 
 
Re: a)V=40V;I=2A;R=40Ω b)I=3,64A;V1=17,1V;V2=24,7V;E=49,8V 
c)V1=2V;V2=1V;V3=21V;E=24V;R=21Ω; d)I=2A;R1=2Ω;R2=13Ω;E=32V 
 
 
15. Para o circuito da Figura 7, com transistor, pede-se: 
 
 a) determine as correntes IB, IC e IE, sabendo-se que VBE = 0,7 V e VCE = 8 V 
 b) determine as tensões VB, VC e VE. 
 c) Qual é a razão entre a corrente de saída, IC e a corrente de entrada, IB? 
 
Dica: Você pode considerar que no transistor vale a 1ª. Lei de Kirchhoff, ou seja: 
0B C EI I I− − + = 
 
 
 
 
Figura 7 
 
Re: a)IB=63μA;IC=4,42mA;IE=4,48mA b)VB=2,98V;VC=10,28V;VE=2,28V c) 70,16 
 
 
Exercícios extraídos e adaptados das seguintes referências: 
 
� Nilsson, J.W., Riedel, S. A. “Circuitos Elétricos”, 8ª Ed., Editora Pearson, 2009. 
� Hayt Jr , W.H., Kemmerly, J.E., Durbin, S.M., “Análise de Circuitos em Engenharia”, Ed. Mc Graw Hill, 7ª. 
Ed., 2008. 
� Boylestad, R. L., “Introdução à Análise de Circuitos”, Pearson Prentice-Hall, 10ª Ed., 2004. 
� Alexander, C.K.; Sadiku, M.N.O., “Fundamentos de Circuitos Elétricos”, Bookman, 3ª. Ed., 2008. 
� Dorf, R.C.; Svoboda, J.A., “Introduction to Electric Circuits”, Wiley, 7ª. Ed., 2006.