Lista de Exercícios - CAP 27 - Circuitos

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Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Eletricidade e Magnetismo
Lista de Exerćıcios – Caṕıtulo 27 – Circuitos
INSTRUÇÕES:
Respondas as questões e problemas propostos de forma clara, indicando como se chegou as conclusões
e respostas obtidas. Use explicações, equações, texto, figuras.
1. Um fio com uma resistência de 5,0 Ω é ligado a
uma bateria cuja força eletromotriz é ε é 2,0 V
e cuja resistência interna é 1,0 Ω Em 2,0 min,
qual é (a) a energia qúımica consumida pela
bateria; (b) a energia dissipada pelo fio; (c) a
energia dissipada pela bateria?[1] Problema 1
pág 188
[R. (a) 80 J; (b)67 J: (c)13 J]
2. Uma corrente de 5,0 A é estabelecida de um
circuito durante 6,0 min por uma bateria re-
carregável com uma força eletromotriz de 6,0
V. Qual é a redução da energia qúımica da ba-
teria? [1] Problema 3 pág 188 [R. 11 kJ]
3. Na figura as fontes ideais têm forças eletromo-
trizes ε1 = 150, V e ε1 = 50, V, e os resistores
têm resistências R1 = 3, 0 Ω e R2 = 2, 0 Ω. Se
o potencial no ponto P é tomado como sendo
100, qual é o potencial no ponto Q?[1] Pro-
blema 6 pág 189.
[R. -10 V]
4. Na Figura as fontes ideais têm forças eletro-
motrizes ε1 = 12 V e ε2 = 6, 0 V e os resis-
tores têm resistências R1 = 4, 0 Ω e R2 = 8, 0
Ω. Determine (a) a corrente no circuito; (b) a
potência dissipada no resistor 1; (c) a potência
dissipada no resistor 2; (d) a potência forne-
cida pela fonte 1; (e) a potência fornecida pela
fonte 2. (f) A fonte 1 está fornecendo ou rece-
bendo energia? (g) A fonte 2 está fornecendo
ou recebendo energia? [1] Problema 7 pág 189.
[R. (a) 5 A; (b) 1,0 W; (c) 2,0 W; (d) 6,0 W;
(e) 3,0 W]
5. Na Figura a fonte 1 tem uma força eletro-
motriz ε1 = 2, 0 V e uma resistência interna
r1 = 0.016 Ω e a fonte 2 tem uma Força eletro-
motriz ε2 = 12, 0 V e uma resistência interna
r1 = 0.012 Omega. As fontes são ligadas em
série com uma resistência externa R. (a) Qual
é o valor de R para o qual a diferença de po-
tencial entre os terminais de uma das fontes é
zero? (b) Com qual das duas fontes isso acon-
tece? [1] Problema 21 pág 191.
[R. (a) 0,0040 Ω; (b) fonte 1 ]
6. Nove fios de cobre de comprimento l e diâmetro
d são ligados em paralelo para formar um cabo
de resistência R. Qual deve ser o diâmetro D
de um fio de cobre de comprimento l para que
sua resistência seja a mesma do cabo? [1] Pro-
blema 29 pág 191.
[R. D = 3d]
7. As resistências das Figuras são todas de6, 0 Ω,
e as fontes ideais são baterias de 12 V. (a)
Quando a chave S da Figura (a) é fechada,
qual é a variação da diferença de potencial V1
entre os terminais do resistor 1 ? (b) Quando
1
a chave S da Figura (b) é fechada, qual é a
variação da diferença de potencial V1 entre os
terminais do resistor 1? [1] Problema 30 pág
191.
8. Dado o circuito da figura, com resistores iguais
com resistência 30,0 Ω:
(a) Encontre a resistência equivalente do sis-
tema.
(b) Calcule as correntes i, i1 e i2 no circuito.
(c) Calcule o módulo da diferença de potencial
entre entre os pontos a e b.
(e) Calcule a potencia dissipada no resistor
atravessado pela corrente i1.
(d)Calcule a potencia fornecida pela bateria?
[R. (a) 40 Ω; (b) i = 0, 25 A, i1 = 0, 16 A,
i2 = 0, 08 A (c) 5 V; (d) 0,83 W]
9. No circuito abaixo o ampeŕımetro 2,00 A. En-
contre I1, I2 e ε.
[R. I1 = 0, 71 A, I1 = 1, 29 A, ε = 12, 58 V]
10. Um fio de 4,00 m de comprimento e 6,00 mm
de diâmetro tem uma resistência de 15,0 mΩ.
Uma diferença de potencial de 23,0 V é apli-
cada às extremidades do fio.
(a) Qual é a corrente no fio?
(b) Qual é o módulo da densidade de corrente?
(c) Calcule a resistividade do material do fio.
(d) Identifique o material com o aux́ılio da Ta-
bela 26-1.
[1] Problema 16, página 161;
[R. (a) 1, 53× 103 A; (b) 5, 4× 107 A/m2; (c)
1, 06× 10−7 Ω ·m ]
11. No problema anterior:
(a) Qual a potência dissipada pelo fio na forma
de calor? [R. 35190 W ou 35 kW]
(b) Qual a energia dissipada na forma de calor
durante dois minutor?[R. 4, 2× 106 J]
12. Uma diferença de potencial de 220 V é apli-
cada a um aquecedor de um chuveiro elétrico
cuja resistência de operação é 22 Ω.
(a) Qual é a taxa de conversão de energia
elétrica em energia térmica em kW? [2,2 kW]
(b) Qual a energia elétrica consumida (em jou-
les) em um banho com o chuveiro permanen-
temente ligado durante 1 hora? [7, 9× 106 J]
(c) Qual a energia consumida em kW·h? [2,2
kW·h]
(d) Qual é o custo deste banho considerando
a tarifa mais cara da cosern que é 60 centavos
por · h?[R$ 1, 32]
13. Para o circuito abaixo
(a) Encontre a corrente que atravessa cada re-
sistor.
(b) Encontre a diferença de potencial entre os
pontos c e f.
[4] Problem 12, página 199.[R. i1 = 1 A;i2 = 2
A;i3 = 1 A]
14. Na Fig. figura a corrente na resistência 6 é
i6 = 1, 40 A e as resistências são R1 = R2 =
R3 = 2, 00 Ω, R4 = 16, 0 Ω, R5 = 8, 00 Ω e
R6 = 4, 00 Ω. Qual é a força eletromotriz da
fonte ideal?
[1] Problema 31, página 191.
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15. Quando os faróis de um automóvel são ace-
sos um ampeŕımetro em série com os faróis
indica 10,0 A e um volt́ımetro em paralelo
com os faróis indica 12,0 V, conforme a figura.
Quando o motor de arranque é acionado a lei-
tura do ampeŕımetro cai para 8,00 A e a luz dos
faróis fica mais fraca. Se a resistência interna
da bateria é 0, 0500 Ω e a do ampeŕımetro é
despreźıvel, determine (a) a força eletromotriz
da bateria: (b) a corrente no motor de arran-
que quando os faróis estão acesos.
[R. (a) 12,56V; (b) 50 A]
[1] Problema 52, página 194.
16. Um fio com uma resistência de 5,0 Ω é ligado a
uma bateria cuja força eletromotriz E é 2,0 V
e cuja resistência interna é 1,0 Ω· Em 2,0 min,
qual é (a) a energia qúımica consumida pela
bateria; (b) a energia dissipada pelo fio; (c) a
energia.dissipada pela bateria?
17. Uma certa bateria de automóvel com uma
força eletromotriz de 12,0 V tem uma carga ini-
cial de 120 A·h. Supondo que a diferença de
potencial entre os terminais permanece cons-
tante até a bateria se descarregar totalmente,
durante quantas horas a bateria é capaz de for-
necer uma potência de 100 W?
18. Na figura as fontes ideais têm forças eletromo-
trizes E1 = 150 V e E2 = 50 V, e os resistores
têm resistências R1 = 3, 0 Ω e R = 2, 0 Ω. Se
o potencial no ponto P é tomado como sendo
100 V, qual é o potencial no ponto Q?
19. Na figura os valores da resistências são R2 =
R3 = 2R1. Se P é a potencia dissipada pelo
resistor R1. Quais são as potencias dissipadas
pelos resistores R2 e R3?
20. A corrente cm um circuito com uma única ma-
lha e um resistência R é 5, 0 A. Quando uma
resistência de 2,0 Ω é ligada em série com R,
a corrente diminui para 4,0 A. Qual é o valor
de R?
21. (a) Na figura qual deve ser o valor de R para
que a corrente no circuito seja 1,0 mA? Sabe-
se que E1 = 2, 0 V, E2 = 3, 0 V, r1 = r2 = 3, 0
Ω. (b) Qual é a potência dissipada em R?
22. Na figura R1 = 6, 00 Ω, R2 = 18, 0 Ω e a força
eletromotriz da fonte ideal é E = 12, 0 V. De-
termine (a) o valor absoluto e (b) o sentido
(para a esquerda ou para a direita) da cor-
rente: i1 (c) Qual é a energia total dissipada
nos quatro resistores em 1,00 min?
23. Observe a figura:
(a) Encontre a corrente em cada resistor.
(b) A potencia dissipada em cada resistor.
24. Usando o circuito da figura
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(a) Encontre a resistência equivalente entre os
pontos a e b.
(b) Sendo a diferença de potencial entre os
pontos a e b é 12,0 V. Encontre a corrente que
atravessa cada resistor.
25. No circuito do figura a leitura do ampeŕımetro
é a mesma quando as duas chaves estão aber-
tas ou quando as duas chaves estão fechadas.
Calcule a resistência do resistor desconhecido
R.
26. Na figura a bateria apresenta força eletromo-
triz E = 6, 0 V. e Resistência R = 0, 5 Ω. A
potencia dissipada pelo resistor R é P = 8, 00
W.
(a) Encontre a corrente no circuito.
(b) Qual a diferença de potencial que atravessa
o resistor R?
(c) Quala resistência r?
27. Usando a figura do circuito abaixo responda:
(a) Encontre a corrente elétrica no circuito
usando a Lei de Kirchhoff.
(b) Encontre a potencia dissipada em cada re-
sistor.
28. No circuito mostrado na figura encontre:
(a) A corrente em cada ramo do circuito.
(b) A diferença de potencial entre os pontos a
e b.
(c) A potencia fornecida por cada bateria.
29. Na figura R1 = 6, 00 Ω, R2 = 18, 0 Ω e a força
eletromotriz da fonte ideal é E = 12, 0 V. De-
termine (a) o valor absoluto e (b) o sentido
(para a esquerda ou para a direita) da cor-
rente: i1 (c) Qual é a energia total dissipada
nos quatro resistores em 1,00 min?
30. No circuito abaixo Calcule a corrente que atra-
vessa cada amperimetro, indicando o sentido
correto da corrente.
Dados: R3 = 3, 00 Ω, R4 = 4, 00 Ω, ε3 = 3, 00
V e ε4 = 4, 00 V.
[i1 = 0, 1 A, i2 = 0, 3 A, i3 = 0, 2 A,
Em A1 para cima
Em A2 para baixo
Em A3 para esquerda]
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31. Observe a figura:
(a) Encontre a corrente em cada resistor.
(b) A potencia dissipada em cada resistor.
[R. (a) R3 = 1, 58 A, R2 = 0, 63 A, R4 = 0, 32
A,
(b) P3 = 7, 5 W, P2 = 0, 79 W, R4 = 0, 41 W,]
32. No circuito mostrado na figura encontre:
(a) A corrente em cada ramo do circuito.
(b) A diferença de potencial entre os pontos a
e b.
(c) A potencia fornecida por cada bateria.
33. No circuito do figura a leitura do ampeŕımetro
é a mesma quando as duas chaves estão aber-
tas ou quando as duas chaves estão fechadas.
Calcule a resistência do resistor desconhecido
R.
34. No circuito representado no esquema abaixo,
os resistores R1, R2 e R3 têm valores iguais a
12 ohms.
Encontre a leitura do ampeŕımetro A, em
ampères, e a leitura do volt́ımetro V, em volts.
35. (a) Na Figura determine a leitura do am-
peŕımetro para ε = 5, 0 V (fonte ideal), R1 =
2, 0 Ω, R2 = 4, 0 Ω e R3 = 6, 0 Ω. (b)
Mostre que se a fonte for colocada na posição
do ampeŕımetro e vice-versa, a leitura do am-
peŕımetro será a mesma. [1] Problema 21 pág
191.
[R. (a) 0,45 A]
36. Na Figura um volt́ımetro de resistência RV =
300 V e um ampeŕımetro de resistência RA =
3, 00 Ω estão sendo usados para medir uma
resistência R em um circuito que também
contém uma resistência R0 = 100 Ω e uma
fonte ideal de força eletromotriz ε = 12, 0 V.
A resistência R é dada por R = V/i, onde é
a diferença de potencial entre os terminais de
R e i é a leitura do ampeŕımetro. A leitura
do volt́ımetro é V ′, que é a soma de V com
a diferença de potencial entre os terminais do
ampeŕımetro. Assim, a razão entre as leituras
dos dois medidores não é R, e sim a resistência
aparente R′ = V ′/i. Se R = 85, 0 Ω, determine
(a) a leitura do ampeŕımetro; (b) a leitura do
volt́ımetro; (c) o valor de R’. (d) Se RA dimi-
nui, a diferença entre R′ e R aumenta, diminui
ou permanece a mesma? [1] Problema 53 pág
191.
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[R. (a) 0,0552 A; (b) 4,86 V; (c) 88,0 Ω]
37. Na Figura R1 = 2, 00R, a resistência do am-
peŕımetro e despreźıvel e a fonte é ideal. A
corrente no ampeŕımetro corresponde a que
múltiplo de ε/R? [1] Problema 54 pág 191.
[R. 1/7]
38. (a) Na figura qual deve ser o valor de R para
que a corrente no circuito seja 0,1 A? Sabe-se
que E1 = 4, 0 V, E2 = 6, 0 V, r1 = r2 = 6, 0 Ω.
Referências
[1] Fundamentos de F́ısica, Volume 1 : Mecânica / David Halliday, Rohen Resnick. Jearl 8ª Edição.
[2] F́ısica I - Mecânica - Houg D. Young / Roger A. Freedman 12ª Edição.
[3] F́ısica Simuladão - José Roberto Bonjorno / Regina Azenha Bonjorno.
[4] Gustavo Lectures on Physics, 1st Edition.
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