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Ó P T IC A G E O M É T R IC A 1 QUESTÕES COMENTADAS DE ELETRICIDADE DO ENEM PROFESSOR TELMO StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 1 1. (Enem 2016) Três lâmpadas idênticas foram ligadas no circuito esquematizado. A bateria apresenta resistência interna desprezível, e os fios possuem resistência nula. Um técnico fez uma análise do circuito para prever a corrente elétrica nos pontos: A, B, C, D e E; e rotulou essas correntes de A B C DI , I , I , I e EI , respectivamente. O técnico concluiu que as correntes que apresentam o mesmo valor são a) A EI I= e C DI I .= b) A B EI I I= = e C DI I .= c) A BI I ,= apenas. d) A B EI I I ,= = apenas. e) C BI I ,= apenas. 2. (Enem 2016) Por apresentar significativa resistividade elétrica, o grafite pode ser utilizado para simular resistores elétricos em circuitos desenhados no papel, com o uso de lápis e lapiseiras. Dependendo da espessura e do comprimento das linhas desenhadas, é possível determinar a resistência elétrica de cada traçado produzido. No esquema foram utilizados três tipos de lápis diferentes (2H, HB e 6B) para efetuar três traçados distintos. Munida dessas informações, um estudante pegou uma folha de papel e fez o desenho de um sorvete de casquinha utilizando-se desses traçados. Os valores encontrados nesse experimento, para as resistências elétricas (R), medidas com o auxílio de um ohmímetro ligado nas extremidades das resistências, são mostrados na figura. Verificou-se que os resistores obedeciam a Lei de Ohm. Na sequência, conectou o ohmímetro nos terminais A e B do desenho e, em seguida, conectou-o nos terminais B e C, anotando as leituras ABR e BCR , respectivamente. Ao estabelecer a razão AB BC R R qual resultado o estudante obteve? a) 1 b) 4 7 c) 10 27 d) 14 81 e) 4 81 3. (Enem 2015) Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico. “O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos” — pensou. Símbolos adotados: Qual dos circuitos esboçados atende às exigências? a) b) c) QUESTÕES DE ELETRICIDADE PARA O ENEM 2021 https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 2 d) e) 4. (Enem PPL 2014) Fusíveis são dispositivos de proteção de um circuito elétrico, sensíveis ao excesso de corrente elétrica. Os modelos mais simples consistem de um filamento metálico de baixo ponto de fusão, que se funde quando a corrente ultrapassa determinado valor, evitando que as demais partes do circuito sejam danificadas. A figura mostra um diagrama de um circuito em que o fusível F protege um resistor R de 12 ,Ω uma lâmpada L de 6 W e um alto-falante que conduz 1A. Sabendo que esse fusível foi projetado para trabalhar com uma corrente até 20% maior que a corrente nominal que atravessa esse circuito, qual é o valor, em ampères, da corrente máxima que o fusível F permite passar? a) 1,0 b) 1,5 c) 2,0 d) 2,5 e) 3,0 5. (Enem 2014) Um sistema de iluminação foi construído com um circuito de três lâmpadas iguais conectadas a um gerador (G) de tensão constante. Esse gerador possui uma chave que pode ser ligada nas posições A ou B. Considerando o funcionamento do circuito dado, a lâmpada 1 brilhará mais quando a chave estiver na posição a) B, pois a corrente será maior nesse caso. b) B, pois a potência total será maior nesse caso. c) A, pois a resistência equivalente será menor nesse caso. d) B, pois o gerador fornecerá uma maior tensão nesse caso. e) A, pois a potência dissipada pelo gerador será menor nesse caso. 6. (Enem 2013) Medir temperatura é fundamental em muitas aplicações, e apresentar a leitura em mostradores digitais é bastante prático. O seu funcionamento é baseado na correspondência entre valores de temperatura e de diferença de potencial elétrico. Por exemplo, podemos usar o circuito elétrico apresentado, no qual o elemento sensor de temperatura ocupa um dos braços do circuito S(R ) e a dependência da resistência com a temperatura é conhecida. Para um valor de temperatura em que SR 100 ,= Ω a leitura apresentada pelo voltímetro será de a) +6,2V. b) +1,7V. c) +0,3V. d) –0,3V. e) –6,2V. 7. (Enem 2013) Um eletricista analisa o diagrama de uma instalação elétrica residencial para planejar medições de tensão e corrente em uma cozinha. Nesse ambiente existem uma geladeira (G), uma tomada (T) e uma lâmpada (L), conforme a figura. O eletricista deseja medir a tensão elétrica aplicada à geladeira, a corrente total e a corrente na lâmpada. Para isso, ele dispõe de um voltímetro (V) e dois amperímetros (A). Para realizar essas medidas, o esquema da ligação desses instrumentos está representado em: a) b) https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 3 c) d) e) 8. (Enem PPL 2012) Um eletricista precisa medir a resistência elétrica de uma lâmpada. Ele dispõe de uma pilha, de uma lâmpada (L), de alguns fios e de dois aparelhos: um voltímetro (V), para medir a diferença de potencial entre dois pontos, e um amperímetro (A), para medir a corrente elétrica. O circuito elétrico montado pelo eletricista para medir essa resistência é a) b) c) d) e) 9. (Enem 2011) Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada: Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu? a) (1), (3), (6) b) (3), (4), (5) c) (1), (3), (5) d) (1), (3), (7) e) (1), (2), (5) 10. (Enem 2011) Em um manual de um chuveiro elétrico são encontradas informações sobre algumas características técnicas, ilustradas no quadro, como a tensão de alimentação, a potência dissipada, o dimensionamento do disjuntor ou fusível, e a área da seção transversal dos condutores utilizados. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Especificação Modelo A B Tensão (V~) 127 220 Potência (Watt) Seletor de Temperatura Multitemperaturas 0 0 2440 2540 4400 4400 5500 6000 Disjuntor ou fusível (Ampere) 50 30 Seção dos condutores 2(mm ) 10 4 Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual, verificou que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 amperes. No entanto, intrigou-se com o fato de que o disjuntor a ser utilizado para uma correta instalação de um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor. Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência de 4 400 W, a razão entre as suas respectivas resistências elétricas, AR e BR que justifica a diferença de dimensionamento dos disjuntores, é mais próxima de: a) 0,3. b) 0,6.c) 0,8. d) 1,7. e) 3,0. https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 4 11. (Enem 2010) Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica. Especificações Técnicas Modelo Torneira Tensão Nominal (volts) 127 220 Potência Nominal (Watts) (Frio) Desligado (Morno) 2 800 3 200 2 800 3200 (Quente) 4 500 5 500 4 500 5500 Corrente Nominal (Ampères) 35,4 43,3 20,4 25,0 Fiação Mínima (Até 30m) 6 mm2 10 mm2 4 mm2 4 mm2 Fiação Mínima (Acima 30 m) 10 mm2 16 mm2 6 mm2 6 mm2 Disjuntor (Ampère) 40 50 25 30 Disponível em: http://www.cardeal.com.br.manualprod/Manuais/Torneira%20 Suprema/”Manual…Torneira…Suprema…roo.pdf Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V, e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência. Qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira? a) 1.830 W b) 2.800 W c) 3.200 W d) 4.030 W e) 5.500 W 12. (Enem 2010) Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados. Fusível Corrente Elétrica (A) Azul 1,5 Amarelo 2,5 Laranja 5,0 Preto 7,5 Vermelho 10,0 Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o a) azul. b) preto. c) laranja. d) amarelo. e) vermelho. 13. (Enem 2009) Considere a seguinte situação hipotética: ao preparar o palco para a apresentação de uma peça de teatro, o iluminador deveria colocar três atores sob luzes que tinham igual brilho e os demais, sob luzes de menor brilho. O iluminador determinou, então, aos técnicos, que instalassem no palco oito lâmpadas incandescentes com a mesma especificação (L1 a L8), interligadas em um circuito com uma bateria, conforme mostra a figura. Nessa situação, quais são as três lâmpadas que acendem com o mesmo brilho por apresentarem igual valor de corrente fluindo nelas, sob as quais devem se posicionar os três atores? a) L1, L2 e L3. b) L2, L3 e L4. c) L2, L5 e L7. d) L4, L5 e L6. e) L4, L7 e L8. 14. (Enem 2009) É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o calor produzido por sua combustão direta, aquecer 200 litros de água de 20 °C a 55 °C. Pode-se efetuar esse mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que consome 1 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ù, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água. Considerando que o calor específico da água é igual a 4,19 J g-1 °C-1, aproximadamente qual a quantidade de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da combustão? a) A quantidade de gasolina consumida é igual para os dois casos. b) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes maior que a consumida na combustão. c) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes menor que a consumida na combustão. d) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão. e) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes menor que a consumida na combustão. 15. (Enem cancelado 2009) Uma estudante que ingressou na universidade e, pela primeira vez, está morando longe da sua família, recebe a sua primeira conta de luz: Medidor Cons umo Leitu ra C ó d Emis são Id. Bancári a Núm ero 713 131 2 Consu midor 95167 2 Leit ura 729 5 kWh 260 D ia 3 1 M ês 0 3 2 1 01/04 /2009 Ba nc o 22 2 Agê ncia 999 -7 Municí pio S. José das Moças Consumo dos últimos 12 meses em kWh Descrição https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 5 253 Mar/08 278 Jun/08 272 Set/08 265 Dez/08 Forneciment o ICMS 247 Abr/08 280 Jul/08 270 Out/08 266 Jan/09 255 Mai/08 275 Ago/08 260 Nov/08 268 Fev/09 Base de Cálculo ICMS Alíquota Valor Total R$ 130,00 25% R$ 32,50 R$ 162,50 Se essa estudante comprar um secador de cabelos que consome 1000 W de potência e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse aparelho por 15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo em reais na sua conta mensal será de a) R$ 10,00. b) R$ 12,50. c) R$ 13,00. d) R$ 13,50. e) R$ 14,00. 16. (Enem 2009) A instalação elétrica de uma casa envolve várias etapas, desde a alocação dos dispositivos, instrumentos e aparelhos elétricos, até a escolha dos materiais que a compõem, passando pelo dimensionamento da potência requerida, da fiação necessária, dos eletrodutos*, entre outras. Para cada aparelho elétrico existe um valor de potência associado. Valores típicos de potências para alguns aparelhos elétricos são apresentados no quadro seguinte: Aparelhos Potência (W) Aparelho de som 120 Chuveiro elétrico 3.000 Ferro elétrico 500 Televisor 200 Geladeira 200 Rádio 50 *Eletrodutos são condutos por onde passa a fiação de uma instalação elétrica, com a finalidade de protegê-la. A escolha das lâmpadas é essencial para obtenção de uma boa iluminação. A potência da lâmpada deverá estar de acordo com o tamanho do cômodo a ser iluminado. O quadro a seguir mostra a relação entre as áreas dos cômodos (em m2) e as potências das lâmpadas (em W), e foi utilizado como referência para o primeiro pavimento de uma residência. Área do Cômodo (m2) Potência da Lâmpada (W) Sala/copa /cozinha Quarto, varanda e corredor banheiro Até 6,0 60 60 60 6,0 a 7,5 100 100 60 7,5 a 10,5 100 100 100 Obs.: Para efeitos dos cálculos das áreas, as paredes são desconsideradas. Considerando a planta baixa fornecida, com todos os aparelhos em funcionamento, a potência total, em watts, será de a) 4.070. b) 4.270. c) 4.320. d) 4.390. e) 4.470. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: A distribuição média, por tipo de equipamento, do consumo de energia elétrica nas residências no Brasil é apresentada no gráfico. 17. (Enem 2001) Como medida de economia, em uma residência com 4 moradores, o consumo mensal médio de energia elétrica foi reduzido para 300kWh. Se essa residência obedece à distribuição dada no gráfico, e se nela há um único chuveiro de 5000W, pode- se concluir que o banho diário de cada morador passou a ter uma duração média, em minutos, de a) 2,5. b) 5,0. c) 7,5. d) 10,0. e) 12,0. 18. (Enem 2ª aplicação 2016) Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações 220 V 4.400 W− a 6.800 W. Para a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria, com fios de diâmetro adequado e um disjuntor dimensionadoà potência e à corrente elétrica previstas, com uma margem de tolerância próxima de 10%. Os disjuntores são dispositivos de segurança utilizados para proteger as instalações elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo. Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser a) 20 A. b) 25 A. c) 30 A. d) 35 A. e) 40 A. https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 6 19. (Enem PPL 2015) Um eletricista projeta um circuito com três lâmpadas incandescentes idênticas, conectadas conforme a figura. Deseja-se que uma delas fique sempre acesa, por isso é ligada diretamente aos polos da bateria, entre os quais se mantém uma tensão constante. As outras duas lâmpadas são conectadas em um fio separado que contém uma chave. Com a chave aberta (desligada), a bateria fornece uma potência X. Assumindo que as lâmpadas obedeçam à Lei de Ohm, com a chave fechada, a potência fornecida pela bateria, em função de X, é: a) 2 X. 3 b) X. c) 3 X. 2 d) 2X. e) 3X. 20. (Enem PPL 2014) Os manuais dos fornos micro-ondas desaconselham, sob pena de perda da garantia, que eles sejam ligados em paralelo juntamente a outros aparelhos eletrodomésticos por meio de tomadas múltiplas, popularmente conhecidas como “benjamins” ou “tês”, devido ao alto risco de incêndio e derretimento dessas tomadas, bem como daquelas dos próprios aparelhos. Os riscos citados são decorrentes da a) resistividade da conexão, que diminui devido à variação de temperatura do circuito. b) corrente elétrica superior ao máximo que a tomada múltipla pode suportar. c) resistência elétrica elevada na conexão simultânea de aparelhos eletrodomésticos. d) tensão insuficiente para manter todos os aparelhos eletrodomésticos em funcionamento. e) intensidade do campo elétrico elevada, que causa o rompimento da rigidez dielétrica da tomada múltipla. 21. (Enem PPL 2017) A figura mostra a bateria de um computador portátil, a qual necessita de uma corrente elétrica de 2 A para funcionar corretamente. Quando a bateria está completamente carregada, o tempo máximo, em minuto, que esse notebook pode ser usado antes que ela “descarregue” completamente é a) 24,0. b) 36,7. c) 132. d) 333. e) 528. 22. (Enem 2017) Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando: - um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A; - dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e - um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f. Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i. Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a) a) número de espiras. b) frequência de giro. c) intensidade do campo magnético. d) área das espiras. e) à diâmetro do fio. 23. (Enem 2017) Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico. O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a a) 00,5 10 . b) 00,2 10 . c) 52,5 10 . d) 55,0 10 . e) 62,0 10 . https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 7 24. (Enem 2017) Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10.000 V. Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01 A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1.000 . Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é a) praticamente nula. b) aproximadamente igual. c) milhares de vezes maior. d) da ordem de 10 vezes maior. e) da ordem de 10 vezes menor. 25. (Enem (Libras) 2017) Durante a reforma de sua residência, um casal decidiu que seria prático poder acender a luz do quarto acionando um interruptor ao lado da porta e apagá-la com outro interruptor próximo à cama. Um eletrotécnico explicou que esse sistema usado para controlar uma lâmpada a partir de dois pontos é conhecido como circuito de interruptores paralelos. Como deve ser feita a montagem do circuito da lâmpada no quarto desse casal? a) b) c) d) e) 26. (Enem PPL 2017) Uma lâmpada é conectada a duas pilhas de tensão nominal 1,5 V, ligadas em série. Um voltímetro, utilizado para medir a diferença de potencial na lâmpada, fornece uma leitura de 2,78 V e um amperímetro indica que a corrente no circuito é de 94,2 mA. O valor da resistência interna das pilhas é mais próximo de a) 0,021 . b) 0,22 . c) 0,26 . d) 2,3 . e) 29 . 27. (Enem (Libras) 2017) O Brasil vive uma crise hídrica que também tem trazido consequências na área de energia. Um estudante do ensino médio resolveu dar sua contribuição de economia, usando para isso conceitos que ele aprendeu nas aulas de física. Ele convence sua mãe a tomar banho com a chave do chuveiro na posição verão e diminuir o tempo de banho para 5 minutos, em vez de 15 minutos. Sua alegação baseou-se no seguinte argumento: se a chave do chuveiro estiver na posição inverno (potência de 6.000 W), o gasto será muito maior do que com a chave na posição verão (potência de 3.600 W). A economia por banho, em kWh, apresentada pelo estudante para sua mãe foi de a) 0,3. b) 0,5. c) 1,2. d) 1,5. e) 1,8. 28. (Enem PPL 2017) As especificações de um chuveiro elétrico são: potência de 4.000 W, consumo máximo mensal de 21,6 kWh e vazão máxima de 3 L min. Em um mês, durante os banhos, esse chuveiro foi usado com vazão máxima, consumindo o valor máximo de energia especificado. O calor específico da água é de 4.200 J (kg C) e sua densidade é igual a 1kg L. A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi mais próxima de a) 16 C. b) 19 C. c) 37 C. d) 57 C. e) 60 C. 29. (Enem (Libras) 2017) O manual de utilização de um computador portátil informa que a fonte de alimentação utilizada para carregar a bateria do aparelho apresenta as características: Qual é a quantidade de energia fornecida por unidade de carga, em J C, disponibilizada à bateria? a) 6 b) 19 c) 60 d) 100 e) 240 30. (Enem PPL 2017) As lâmpadas econômicas transformam 80% da energia elétrica consumida em luz e dissipamos 20% https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 8 restantes em forma de calor. Já as incandescentes transformam 20% da energia elétrica consumida em luz e dissipam o restante em forma de calor. Assim, quando duas dessas lâmpadas possuem luminosidades equivalentes, a econômica apresenta uma potência igual a um quarto de potência da incandescente. Quando uma lâmpada incandescente de 60W é substituída por uma econômica de mesma luminosidade, deixa-se de transferir para o ambiente, a cada segundo, uma quantidade de calor, em joule, igual a a) 3. b) 12. c) 15. d) 45. e) 48. 31. (Enem (Libras) 2017) As células fotovoltaicas transformam luz em energia elétrica. Um modelo simples dessas células apresenta uma eficiência de 10%. Uma placa fotovoltaica quadrada com 5 cm de lado, quando exposta ao sol do meio-dia, faz funcionar uma pequena lâmpada, produzindo uma tensão de 5,0 V e uma corrente 100 mA. Essa placa encontra-se na horizontal em uma região onde os raios solares, ao meio dia, incidem perpendicularmente à superfície da Terra, durante certo período do ano. A intensidade da luz solar, em 2W m , ao meio-dia, nessa região é igual a a) 21 10 . b) 22 10 . c) 32 10 . d) 61 10 . e) 62 10 . 32. (Enem PPL 2017) A capacidade de uma bateria com acumuladores, tal como a usada no sistema elétrico de um automóvel, é especificada em ampère-hora (Ah). Uma bateria de 12 V e 100 Ah fornece 12 J para cada coulomb de carga que flui através dela. Se um gerador, de resistência interna desprezível, que fornece uma potência elétrica média igual a 600 W, fosse conectado aos terminais da bateria descrita, quanto tempo ele levaria para recarregá-la completamente? a) 0,5 h b) 2 h c) 12 h d) 50 h e) 100 h 33. (Enem 2017) Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma fonte de tensão U e que o fusível suporte uma corrente nominal de 500 mA. Qual é o máximo valor da tensão U para que o fusível não queime? a) 20 V b) 40 V c) 60 V d) 120 V e) 185 V https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 9 Gabarito Comentado: Resposta da questão 1: [A] As três lâmpadas estão em paralelo. Como são idênticas, são percorridas pela mesma corrente, i. A figura mostra a intensidade da corrente elétrica em cada lâmpada e nos pontos destacados. De acordo com a figura: A B C D E A E C D I 3i; I 2i; I i; I i e I 3i. Portanto: I I e I I . = = = = = = = Resposta da questão 2: [B] Esquematizando a 1ª situação proposta e fazendo as simplificações: A resistência equivalente nessa situação 1 é: AB AB 1 1 1 1 4 1 1 6 3 10 R . R 5 20 20 20 20 10 3 + + = + + = = = = Esquematizando a 2ª situação proposta e fazendo as simplificações: No ramo superior da figura acima a resistência equivalente é: BC1 BC1 20 5 R 10 4 10 R 14 . 25 = + = + = A resistência equivalente na situação 2 é: BC BC 14 10 140 35 R R . 24 24 6 = = = Fazendo a razão pedida: AB AB BC BC 10 R R10 6 20 43 . 35R 3 35 35 R 7 6 = = = = Resposta da questão 3: [E] Para ficarem sob mesma ddp, os três dispositivos deve ser associados em paralelo. Porém, a chave deve ligar e desligar apenas a lâmpada, devendo estar em série apenas com esta. Resposta da questão 4: [E] Os três dispositivos estão ligados em paralelo, submetidos à ddp U 12V.= Calculando a corrente total máxima (I): ( ) ( ) R R R L L L L L R L A A U 12 No resistor: U R i i i 1 A. R 12 P 6 Na lâmpada: P U i i i 0,5 A. I 1,2 i i i U 12 No alto-falante: i 1 A. I 1,2 1 0,5 1 I 3 A. = = = = = = = = = + + = = + + = Resposta da questão 5: [C] O brilho de uma lâmpada depende da sua potência. A lâmpada de maior potência apresenta brilho mais intenso. Com a chave na posição A, as lâmpadas 1 e 3 ficam ligadas em paralelo e a lâmpada 2 não acende; sendo R a resistência de cada lâmpada, a resistência equivalente é A R R . 2 = A potência dissipada na lâmpada 1 1A(P ) é metade da potência dissipada na associação A(P ). Se a tensão fornecida pelo gerador é U, temos: 2 2 2 A A A 2 A 1A 1A U U 2U P P . RR R 2 P U P P . 2 R = = = = = Com a chave na posição B, as lâmpadas 1 e 3 continuam em paralelo e em série com a lâmpada 2. A resistência equivalente B(R ), a corrente total (I), a corrente na lâmpada 1 1B(i ) e a potência dissipada na lâmpada 1 1B(P ) são: https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 10 B B 1B 2 2 2 1B 1 1B2 R 3 R R R R . 2 2 U 2 U I . 3 R 3 R 2 I U i . 2 3 R U U P R i R P . 9 R9 R = + = = = = = = = = Assim: A B 1A 1BR R P P . Assim, a lâmpada 1 brilhará mais quando a chave estiver em A. Resposta da questão 6: [D] O circuito está representado abaixo. Considerando o voltímetro ideal, temos: ( ) ( ) 1 1 2 2 A B A B B C A C A C B C 10 1 10 470 100 i i A. 570 57 U R i 10 1 10 470 120 i i A. 590 59 1 1 V V 470 V V 470 470 47057 57 V V 0,28 V 1 1 59 57 V V 470 V V 470 59 59 V V 0,3 V. = + = = = = + = = − = − + = − − = − − − = − = − − Resposta da questão 7: [E] O voltímetro deve ser ligado em paralelo com o trecho de circuito onde se quer medir a tensão elétrica, ou seja, entre os terminais fase e neutro. O amperímetro para medir a corrente total deve ser instalado no terminal fase ou no terminal neutro. O outro amperímetro para medir a corrente na lâmpada deve ser ligado em série com ela. Resposta da questão 8: [C] O amperímetro deve ser ligado em série com a lâmpada e o voltímetro em paralelo. Resposta da questão 9: [D] Observemos a figura: Ela mostra que, para uma lâmpada incandescente acender, um terminal da pilha deve estar em contato com a rosca e, o outro, com o pino (base), como ocorre em (1), (3) e (7). Resposta da questão 10: [A] Dados: P = 4.400 W; AU = 127 V; BU = 220 V; AI = 50 A; BI = 30 A. Como a potência é a mesma nos dois casos, temos: ( ) 2 A 2A 2 2 2 A A B A A A A B2 A B B B BB B B 2A A B B U P R U U R U R 127 P P R R R U R 220U P R R R 0,58 0,3. R R = = = = = = = = OBS: sabe-se da eletrodinâmica e do eletromagnetismo que 220 3. 127 Isso simplifica bastante os cálculos envolvendo tensões de 220 V e 127 V, como no caso dessa questão, conforme ilustrado abaixo: 2 A 2A 2 2 2 A A B A A A A B2 A B B B BB B B 2 A A B B U P R U U R U R 127 P P R R R U R 220U P R R R1 1 0,3. R R 33 = = = = = = = = = Resposta da questão 11: [A] https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmohttps://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 11 De acordo com a tabela dada, o modelo de potência máxima para a tensão U = 220 V, tem potência nominal P = 5.500 W. Supondo que a resistência permaneça constante, a potência de operação para a tensão U’ = 120 V é P’. Assim podemos escrever: 2U P R = (I) 2U' P' R = (II) Dividindo membro a membro as expressões acima, (II) ÷ (I), vem: 2 2 P' U' R P R U = 2 2 P' U' P' 127 P U 5.500 220 = = P’ = 5.500 (0,33) P’ = 1.833 W. Resposta da questão 12: [C] Dados: P = 55 W; U = 36 V. Calculando a corrente em cada farol: P = U i i = P 55 U 36 = A. Quando eles são ligados a um mesmo fusível, a corrente é o dobro. I = 2 i = 2 55 110 36 36 = I = 3,05 A. Para aguentar essa corrente, o menor valor de fusível deve ser 5 A, ou seja, o laranja. Resposta da questão 13: [B] Inicialmente, modifiquemos o circuito para melhor visualização. Como as lâmpadas são idênticas, todas têm mesma resistência R. O esquema acima mostra a resistência equivalente entre as lâmpadas em série, entre os pontos C e D e entre os pontos B’ e D’. A resistência equivalente entre os pontos C e D é = =CD 2R R R 2 , e entre os pontos B’ e D’ é 2 R. Analisemos a próxima simplificação: A corrente total (I), ao chegar no ponto B, dividi-se, indo metade para cada para cada um dos ramos BD e B’D’ ( = I i 2 ), pois nos dois ramos a resistência é 2 R. Assim, as TRÊS lâmpadas percorridas por correntes iguais são L2, L3 e L4. Comentários: 1) As lâmpadas L5, L6, L7 e L8 também são percorridas por correntes de mesma intensidade, resultante da divisão de i em partes iguais (iCD = i 2 ) , porque os dois ramos entre C e D também apresentam mesma resistência, 2 R. Porém, essas quatro lâmpadas brilham menos. 2) Vejamos um trecho do enunciado: “...o iluminador deveria colocar três atores sob luzes que tinham igual brilho e os demais, sob luzes de menor brilho...” Notamos que a lâmpada L1 é percorrida pela corrente total (I). Assim, o ator mais bem iluminado é aquele que estiver sob essa lâmpada, o que mostra um descuido do examinador na elaboração da questão. Resposta da questão 14: [D] Dados: massa de água: m = 200 kg; calor específico: c = 4,19 J.g–1.°C–1 = 4.190 J.kg–1.°C–1; variação de temperatura: T = 55 – 20 = 35 °C; tempo de aquecimento: t = 1 h = 3.600 s; tensão elétrica: U = 110 V; resistência elétrica: R = 11 . Calculemos a potência absorvida pela água (P1), quando aquecida pela combustão da gasolina: = = = 1 1 Q mc T (200)(4.190)(35) P t t 3.600 P 8.100 W. Calculemos a potência elétrica (P2) fornecida pelo gerador. = = = 2 2 2 U (110)(110) P R 11 P 1.100 W. Fazendo a razão entre essas potências: = 1 2 P 8.100 7,4. P 1.100 https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 12 Como a potência na combustão é cerca de sete vezes maior que a potência elétrica, para que o gerador possa fornecer a mesma quantidade de energia, ele deve consumir uma quantidade de gasolina sete vezes maior. Resposta da questão 15: [B] Analisando essa “Conta de Luz”, notamos que foram consumidos 260 kWh, importando na quantia paga de R$ 162,50. O preço (p) do kWh é então: p = 162,50 260 p = R$ 0,625. A potência do secador é: P = 1.000 W = 1 kW. O tempo mensal de uso do secador pela estudante e suas 3 amigas (4 pessoas) é: t = 20(4)(15) = 1.200 min = 20 h. A energia elétrica consumida mensalmente é: E = P t = 1(20) = 20 kWh. Esse consumo resulta num custo adicional de: C = 20 (0,625) C = R$ 12,50. Resposta da questão 16: [D] Calculemos, primeiramente, as potências das lâmpadas usadas, obedecendo aos valores da 2ª tabela dada, e anexemos as duas tabelas. Cômodo Área (m2) Lâmpada (W) Cozinha 33 = 9 100 Corredor 30,9 = 2,7 60 Sala 32,8 = 8,4 100 Banheiro 1,52,1 = 2,15 60 Total (1) 320 Aparelhos Potência (W) Aparelho de som 120 Chuveiro elétrico 3.000 Ferro elétrico 500 Televisor 200 Geladeira 200 Rádio 50 Total (2) 4.070 Somando-se a potência das lâmpadas à dos outros aparelhos [Total (1) + Total (2)], temos: Ptotal = 320 + 4070 = 4.390 W Resposta da questão 17: [C] energia 0,25x300kwh P 5kw t 15 horas t t = → = → = Como são quatro moradores e considerando que cada um deles tome um banho por dia teremos 4 x 30 = 120 banhos mensais. Tempo por banho: 15x60min t 7,5min 120 = = Resposta da questão 18: [D] Calculando a corrente para potência máxima de 6.800 W : P 6.800 P Ui i 30,9 A. U 220 = = = = Considerando a margem de tolerância de 10%, a corrente máxima do disjuntor deve ser: máx máxi 1,1 i 1,1 30,9 i 34 A.= = = Adotando o valor imediatamente acima: máxi 35 A.= Resposta da questão 19: [C] Supondo que a bateria seja ideal e forneça ao circuito tensão U, sendo R a resistência de cada lâmpada, para as resistências equivalentes e as potências, têm-se: Chave aberta: ab 2 ab R R U P X . R = = = Chave fechada: fec fec 2 2 fec 2R R 2R R R . 2R R 3 U 3U P . 2R 2R 3 = = + = = Fazendo a razão entre as potências: 2 fec ab2 P 3U R 3 P X. X 2R 2U = = Resposta da questão 20: [B] Quando usamos um “Tê” para ligar dois ou mais aparelhos, estamos fazendo ligações em paralelo. Isso aumenta a corrente fornecida pela fonte (no caso, a tomada) e essa sobrecarga de corrente provoca sobreaquecimento na fiação, aumentando o risco de incêndio. Resposta da questão 21: [C] Como Ah é unidade de carga elétrica, pela figura, a quantidade de carga armazenada por hora é igual a 4400 mAh. Logo, a carga armazenada por minuto vale: 3Q 4400 10 60 Q 264 Amin−= = Portanto, o tempo máximo para utilização é de: Q 264 Amin t i 2 A t 132 min Δ Δ = = = https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 13 Resposta da questão 22: [A] V iR R' 2R 2V iR' = = = Portanto, para dobrar a tensão máxima V do gerador mantendo constante a corrente de curto i, devemos dobrar o valor da resistência R. i U U B N N R N 2r 2rR 2rB μ μ μ = = = Portanto, uma forma possível de fazê-lo seria dobrando o número N de espiras. Resposta da questão 23: [E] Escolhendo o ponto (1, 2) do gráfico, temos: 6 6 U 1 r r 0,5 10 i 2 10 Ω − = = = Como a resistência quadruplica nas condições dadas, obtemos: 6 6 R 4r 4 0,5 10 R 2 10 Ω = = = Resposta da questão 24: [C] Sendo r o valor da resistência interna do gerador, pela 1ª Lei de Ohm, temos que: ( ) ( ) 6 V r R i 10000 r 1000 0,01 r 999000 10Ω Ω = + = + = Em relação à do corpo humano: 6 3 3 r 10 10 R 10 = = Ou seja, o valor da resistência deve ser cerca de 1000 vezes maior. Resposta da questão 25: [B] A figura mostra as quatro posições possíveis, ilustrando o funcionamento do sistema. Resposta da questão 26: [D] Tensão equivalente das pilhas em série: 1,5 V 1,5 V 3 V.+ = Queda de tensão devido à resistência interna das pilhas: 3 V 2,78 V 0,22 V.− = Portanto, o valor da resistência interna das pilhas é de: 0,22 V r r 2,3 94,2 mA Ω= Resposta da questão 27: [C] Dados: 1 2 1 2 1 1 P 6.000 W 6 kW;P 3.600 W 3,6 kW; t 15 min h; t 5 min h. 4 12 = = = = = = = = A economia de energia é: 1 2 1 1 2 2 1 1 E E E P t P t 6 3,6 1,5 0,3 E 1,2 kWh. 4 12 = − = − = − = − = Resposta da questão 28: [B] Energia utilizada no mês: 3 621,6 kWh 21,6 10 3600 J 77,76 10 J= = Tempo em que o chuveiro ficou ligado: 6E 77,76 10 P 4000 t 19440 s 324 min t t Δ Δ Δ = = = = Volume de água utilizado: água água L V 3 324 min V 972 L min = = Como a densidade da água é de 1kg / L, temos que águam 972 kg.= Portanto: 6Q m c 77,76 10 972 4200 19 C Δθ Δθ Δθ = = Resposta da questão 29: [B] https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo StudyHard Prof Telmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo 14 Usando as expressões de potência: P t q t P Ui U t Δ Δ Δ τ τ = = = q U tΔ = U 19 J C. t tΔ Δ τ τ = = Resposta da questão 30: [D] Do enunciado, temos as potências: i e P 60 W 60 W P 15 W 4 = = = Como E P t,Δ= as energias transferidas para o ambiente são: i i e e E 0,8 60 1 E 48 J E 0,2 15 1 E 3 J = = = = Portanto, a cada segundo, deixa-se de transferir para o ambiente uma quantidade de calor igual a 45 J. Resposta da questão 31: [C] Dados: U 5 V; i 100 mA 0,1 A; L 5 cm; 10% 0,1.η= = = = = = A potência elétrica (útil) para acender a lâmpada é: U UP Ui 5 0,1 P 0,5 W.= = = Essa potência é 10% da potência (total) incidente na placa fotovoltaica. U U T T T P P 0,5 P P 5 W. P 0,1 η η = = = = A área de captação de energia da placa é: 2 2 4 2A L 5 5 25 cm A 25 10 m .−= = = = A intensidade da radiação incidente é: 4 2 3 2T 4 P 5 I 0,2 10 W m I 2 10 W m . A 25 10− = = = = Resposta da questão 32: [B] Carga necessária para carregar a bateria: Q 100 Ah= Corrente do gerador: P iU 600 i 12 i 50 A= = = Portanto: Q 100 i 50 t t t 2 h Δ Δ Δ = = = Resposta da questão 33: [D] Redesenhando o circuito, temos: Como pelo fusível deve passar uma corrente de 0,5 A, a corrente i ' que deve passar pelo resistor de 60 Ω em paralelo com ele deve ser de: 120 0,5 60 i' i ' 1 A = = Sendo assim, por BC deve passar uma corrente de: Fi i i ' 0,5 1 i 1,5 A= + = + = Resistência equivalente no ramo AC : AC AC 120 60 R 40 R 80 120 60 Ω = + = + Como os ramos estão em paralelo, podemos calcular U como: ACU R i 80 1,5 U 120 V = = = https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo https://www.youtube.com/user/oprofessortelmo
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