Fisica - Ensino Medio (191)

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Questões Resolvidas
6
FÍ
SI
CA
 II
A área do gráfico, para qualquer tipo de corrente elétrica, é 
numericamente igual à quantidade de carga elétrica que foi transportada 
pelo condutor através desta secção transversal.
A1
A2
q = A1 – A2∆
Área (i x t) = q
então q = A1 -A2
∆
∆
N
N
i
t
N
N
1 2
Área (i x t) q
então q=A A
= ∆
∆ −
ENERGIA E POTÊNCIA ELÉTRICA
De uma maneira geral, os aparelhos elétricos são dispositivos 
que transformam energia elétrica em outra forma de energia. Por exem-
plo: em um motor elétrico, a energia elétrica é transformada em energia 
mecânica de rotação do motor; em um aquecedor, a energia elétrica é 
transformada em energia térmica; em uma lâmpada, a energia elétrica 
é transformada em luminosa.
Suponha que seja 
estabelecida uma diferença de 
potencial entre os pontos A e B, 
e que liguemos aos terminais 
de um aparelho elétrico. 
Sabemos que uma corrente elétrica i passará através do apa-
relho (sentido convencional): VA > VB
Quando uma carga elétrica ∆q atravessa o aparelho deslocan-
do-se de A para B, as forças elétricas realizam sobre ela um trabalho 
dado por:
τAB = ∆q (VA – VB)
Este trabalho corresponde à energia elétrica que o aparelho 
troca (cede ou recebe) com o resto do circuito e seu módulo é:
|τAB| = |∆q| . U onde U = (VA - VB)
Dividindo o módulo desse trabalho pelo intervalo de tempo ∆t 
durante o qual ele foi realizado, obtemos a potência elétrica média trocada 
pelo aparelho. Assim:
t
Uq
t
P AB
m ∆
∆
=
∆
τ
= , mas i = 
i
q
t
t
q ∆
=∆⇒
∆
∆
Então: Pm = iUPi
q
Uq
P mm ⋅=⇒⋅
∆
∆
= onde U = V
A
– V
B
No SI, a unidade de potência é:
Potência = potencial· corrente = 1 V (volt) . 1 A (ampère) = 1 W (watt)
Também é muito utilizada a unidade múltipla do watt denominada quilo-
watt (kW). A relação é:
1 kW = 103 W
Nos aparelhos elétricos, costuma-se registrar a potência elétri-
ca consumida por eles e a d.d.p. sob a qual devem ser ligados para que 
funcionem em condições normais. Assim, um dispositivo com a inscrição 
(200 W – 220 V) consome a potência de 200 W se for ligado a uma d.d.p. 
de 220 V.
A energia elétrica |∆E| pode ser expressa em função da potência 
P desenvolvida num dado intervalo de tempo pela relação:
|∆E| = P . ∆t
Atenção: A potência pode ser expressa em (kW) e o intervalo de 
tempo em horas (h), a unidade de energia elétrica será o quilowatt-
hora (kWh). Então, 1 kWh é a quantidade de energia desenvolvida 
no intervalo de tempo de 1 hora com potência de 1kW. Com isto, 
podemos relacionar o quilowatt-hora com o joule:
1 kWh = 1 kWx1 h = 103 W x 3600 s = 3,6 x 106 J
1 kWh = 3,6 x 106 J
Efeito Joule é o fenômeno pelo qual um condutor se aquece 
quando percorrido por uma corrente elétrica.
Se em um condutor a energia elétrica consumida for totalmen-
te transformada em calor, podemos substituir ∆E por Q(quantidade de 
calor)
Q = P. ∆t
Para obter Q em caloria, precisamos multiplicar o produto pelo 
fator 0,24.
A B
i
U
+ - 01. Um condutor metálico é atravessado por uma corrente elétrica, cuja
intensidade é dada em função do tempo pelo gráfico a seguir:
10 20 30
CA
B
i(A)
10
0
t(s)
Determine o valor absoluto da carga elétrica que atravessa uma secção 
transversal do condutor entre os instantes 10 s e 20 s.
Solução:
Quando temos o gráfico da intensidade de corrente pelo tempo, a quanti-
dade de cargas elétricas que passam no condutor é numericamente igual 
à área sob a curva do gráfico )( AQ =N como a área é a de um triângulo
temos ( )
2
101020
2
hbQ ⋅−
=




 ⋅
=N , portanto Q = 50C.
02. Calcule a quantidade de carga elétrica que passa por uma sec-
ção transversal de um condutor metálico entre os instantes t1 = 2,0 s e 
t2=4,0 s, sabendo que a intensidade de corrente no condutor varia com 
o tempo, conforme a lei:
i = 4,0 + 2,0t (Sl) Sugestão: Construa o gráfico (i x t).
Solução: 
Comparando a função dada com uma função afim do tipo y = ax + b vemos 
que são equivalentes. Onde na equação i = 4,0 + 2,0 t o valor absoluto, 
no SI, 4,0 é o coeficiente linear e o valor absoluto 2,0 é o coeficiente 
angular da função. Portanto construindo o gráfico temos:
Prof. Sérgio Torres Caderno - 01 - Com Resoluções das Questões Física
15/05/2010 57/160