Física C – Superintensivo
Exercícios
01)C
05)A
1
q
1)Contato entre A e B
Depois do equilíbrio QA = QB =
2)Contato entre A e C
Depois do equilíbrio QA = QC =
+3 e − 5 e
= –1e.
2
2Q
+3e − 1e
= +1e.
2
F12
Fresultante
F32
2q
02)24
3
01. Incorreta. Se uma barra de vidro positivamente
carregada atrair um objeto suspenso, esse objeto
poderá estar carregado negativamente ou ser eletricamente neutro e, nesse caso, será atraído devido
ao fenômeno da indução eletrostática.
02.Incorreta. A carga elétrica é quantizada, ou seja,
só pode existir como um múltiplo inteiro da carga
elétrica elementar e = 1,6 . 10–19 C.
04.Incorreta. A força elétrica que um pequeno corpo
eletricamente carregado exerce sobre outro depende
apenas da interação entre eles. A aproximação de
outros corpos também carregados modificará a força
resultante exercida sobre aquele outro.
08.Correta. Uma esfera carregada e em equilíbrio eletrostático é um volume equipotencial, ou seja, todos
os seus pontos internos e superficiais possuem o
mesmo potencial elétrico.
16.Correta. Os materiais isolantes não permitem que a
carga adquirida por atrito se espalhe por toda a sua
estrutura.
Para facilitar chamaremos as cargas de 1, 2 e 3.
k.q.Q
.
Entre as cargas 1 e 2, temos: F12 =
d2
h 2q . Q
Entre as cargas 3 e 2, temos: F32 =
.
d2
Perceba que:
k . qQ
⇒ F32 = 2 F12
F32 = 2
d2
perceba a representação do vetor no desenho.
06)C
A
+Q
EB
P
03)E
EC
Q1
Q2
Q1
EA
Q2
C
ou
B
–Q
F21
F12
F21
F12
Forças de mesmo módulo, mesma direção, porém de
sentidos opostos.
+Q
E A e EB se anulam. O resultante é o próprio EC.
07)D
04)E
+
Resolução: F12 permanece a mesma porque a força de
interação elétrica entre duas cargas depende somente
das duas, ou seja, não depende da presença de outras
cargas elétricas.
F
A
Q1
q
E
–
Física C
Q2
1
08)E
a)Verdadeira. Campo elétrico uniforme.
b)Verdadeira. Carga positiva, sentido divergente.
c)Verdadeira. Carga negativa, sentido convergente.
d)Verdadeira. Em função da polaridade do campo, caso
seja retirado um polo negativo de um campo e positivo
do outro, o campo mudará de direção; tão logo sejam
restabelecidos, os campos se repelirão, retornando
ao seu estado natural.
e)Falsa. Depende da polaridade (sinal) da carga.
Calculando a intensidade do campo elétrico da região
temos:
E=
A relação entre campo elétrico e potencial elétrico em
V
qualquer região do campo elétrico é dada por E = ;
d
logo o potencial elétrico no ponto P, ajustando a unidade da distância, vale:
V = E . d = 900 . 0,20 = 180 V
300
VAB
, logo, E =
= 1000 V/m orientado da região
0, 3
d
de maior potencial para a de menor potencial, ou seja,
para direita.
Sendo W = VAB . q, então, W = 300 . (+e) = +300eV.
13)E
K.Q
, então para relacionar
d2
o campo elétrico com as distâncias do centro do condutor temos:
E1 . d12 = E2 . d22, logo 90 . 103 . 22 = E2 . 32. Concluímos,
09)D
Podemos afirmar que E =
enão, que:
E2 = 90 . 103 .
4
= 4 . 104 N/C.
9
14)B
10)10
01. Falsa. É nulo.
02.Verdadeira.
04.Falsa. As superfícies equipotenciais são perpendiculares às linhas de força.
08.Verdadeira.
16.Falsa. São perpendiculares.
11)31
2
3
KQ
R
∴V=
R
K
C' =
2R
A capacitância dobra.
K
R
1
C=
4
2R
0,03 m
0,03 m
0,03 m
A
12 V
15)–
12 V
01. Verdadeira.
02.Verdadeira. ED = V ∴ E . 0,03 = 12 ∴ E = 400 V/m
04.Verdadeira.
08.Verdadeira. W12 ∴ W23 = 0 W34
16.Verdadeira.
32. Falsa.
12)A
De acordo com os potenciais de cada superfície, concluímos que o potencial de A é maior que o potencial
de B, sendo a d.d.p. entre A e B igual a
VAB = VA – VB = 500 – 200 = 300 V.
Física C
KQ
O potencial é reduzido à metade.
2R
32
μC
3
No equilíbrio temos: V1 = V2 = V3. Então:
A carga elétrica total resultante vale Qtotal = –32μC.
Podemos afirmar que a carga elétrica de cada esfera é
diretamente proporcional ao seu raio.
Chamando a carga de unidade de q, temos:
32µ
C.
qunidade = –
9
A esfera com raio 3R terá carga de três vezes a carga
32µ
32µ
.3=–
C.
unidade, então q3R = –
9
3
2
V' =
16)C
22)B
Sendo i =
Calculando a resistência do fio A, com raio r:
ρ.L
RA =
(π . r 2 )
Q
Q 120
, temos: i =
=
= 2A.
∆t
∆t
60
17)a)2880 C;
b)0,436 A.
Calculando a resistência do fio B, com raio r:
ρ . 2L
ρ.L
RB =
=2.
(π . r 2 )
(π . r 2 )
1 a . h ⇒ 1 ampère . hora = 1 ampère . 3600 s =
= 3600 A . s = 3600 C
Calculando a resistência do fio C, com raio 2r:
RC = ρ . L = 1 . ρ . L
(π . (2r )2 ) 4 (π . r 2 )
Logo, RB > RA > RC
a) 2880 C
Q = 0,8 ∆h
Q = 0,8 . A . 3600 s
Q = 2880 C
b)
≅ 0,436 A
2880
2880
Q
iMédia = total =
≅ 0,436 A
=
110
min
6600
t total
23)E
x 60
18)15 mA
Calculando a quantidade de carga total pela área da
figura temos:
2
h
Q = (B + b) . = (20 + 10) . = 30 mC
2
2
Calculando a intensidade de corrente elétrica média
temos:
i=
24)C
I. Verdadeira. Sabendo que E = P . ΔT, podemos
concluir que a potência interfere de forma direta no
consumo de energia elétrica.
II. Verdadeira. E = P . Δt.
III.Falsa. O consumo de energia elétrica depende diretamente da potência do aparelho e do tempo de
utilização.
IV.Verdadeira. O chuveiro elétrico demanda aproximadamente 20% de toda energia elétrica de uma
residência.
mC
Q
= 30
= 15 mA
2
∆t
19)C
ρ.L
, se todos os fios possuem mesmo comA
primento L e mesma área de secção reta A, podemos
afirmar que o fio com menor resistência é o que possui
condutividade térmica (resistividade), ou seja, o fio de
prata.
Como R =
V = R . i = 3000 . 4 . 10–3 = 12 V Bateria de automóvel.
20)B
25)A
Até 3 V é ôhmica, inclusive
V
2
1
3
=5Ω
R=
=
=
=
01 0, 2 0, 4 0, 6
26)B
21)06
Corretas:
04.
02.
R (Ω)
V (V)
0
i (A)
0
Sabendo que E = P . Δt, então
E = P . Δt = 4,40 . 6 = 26,4 KWh
A corrente utilizada pelo chuveiro antigo era de
P 3300
i= =
= 15 A
V
220
A corrente utilizada pelo chuveiro moderno era de
P 7700
= 35 A
i= =
V
220
Logo, para segurança da resistência, o jovem casal deve
substituir o velho disjuntor de 10 A por um novo, de 40
A.
V (V)
Física C
3
27)70
01. Incorreta. Na etiqueta do aquecedor, no canto superior direito, está escrito o que segue:
2, 78 kWh
2, 78 . 1000 . 3600
→ EN =
J →
30
30
EN ≅ 3,33 x 105 J.
Aquecedor
EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA
SUPERIOR A
EN =
28)D
95%
02.Correta. A partir da equação P =
O consumo mensal (30 dias – mês padrão) do aquecedor
utilizando-o um minuto por dia é de 2,78 kWh. Dessa
forma o consumo diário do aquecedor utilizando-o um
minuto por dia é de aproximadamente:
I. Falsa. A corrente elétrica necessariamente atravessa
a lâmpada com uma intensidade menor do que a
necessária para acender com potência máxima.
V2
II. Verdadeira. Sendo P =
, concluímos que a tensão
R
diminuiu 10 vezes e que a potência diminuiu 100 vezes.
V
III.Verdadeira. Sendo i = , concluímos que a tensão
R
diminuiu 10 vezes e, que a intensidade de corrente
diminuiu 10 vezes.
V2
, tem-se que:
R
2
2
R = V → R = (220) → R ≅ 8,96 Ω.
5400
P
04.Incorreta. Através da equação P = V . i, pode-se
5400
P
→ i ≅ 24,54 A.
obter: i = → i =
220
V
08.Incorreta. A potência do aquecedor (P) é de 5400 W,
ou seja, 5,4 W. O intervalo de tempo (Δt) especificado é de 100 min, o que equivale a 100 de hora.
60
Nessas condições a quantidade de energia elétrica
(EN) consumida pelo aquecedor vale:
EN = P . Δt → EN = 5,4 W . 100 h → EN = 9 kWh.
60
Se 1 kWh custa R$0,50, então o custo de 9 kWh
será de R$4,50.
16.Incorreta. No canto direito da etiqueta está a seguinte informação:
Mensal Máximo
Elevação de
Temperatura 26,50 °C
Vazão 3,0 L/MIN
29)D
R=
30)C
De acordo com as propriedades de associação de resistores em série, temos:
VAC = VAB = VBC e iAC = iAB = iBC. Então, calculando a corrente
elétrica equivalente, temos:
VAC
6
VAC = (R1 + R2) . iAC logo, iAC =
= = 1,2 A
(R1 + R2 ) 5
A ddp entre A e B é dada por:
VAB = R1 . iAB = 3 . 1,2 = 3,6 V
31)E
Observa-se que a vazão é de 3,0 litros (a densidade
da água é de 1 kg/L) por minuto. Assim, 3,0 kg é a
massa de água por minuto de funcionamento do
aquecedor.
32.Incorreta. O kWh é uma unidade de medida de
energia, e não de potência. A potência é medida em
W, kW, etc.
64.Correta. No canto inferior esquerdo da etiqueta
observa-se o seguinte:
4
lâmpada
resistência
bateria
Vtotal = VR + Vlâmpada
12 = VR + 4,5
Mensal Mínimo
Elevação de
Temperatura 10,0 °C
Vazão 7,9 L/MIN
ρ
. Precisamos diminuir a resistência.
A
VR = 7,5 V
Como
Plâmpada = V . i ∴ 2,25 = 4,5 . i ∴ i = 0,5 A
2,78
VR = R . i ∴ 7,5 = R . 0,5 ∴ R = 15 Ω
Física C
32)D
32.Correta. Segundo o enunciado da questão: "Vamos
admitir que, para que um LED funcione perfeitamente, a corrente elétrica que o percorre deva ser de 20,0
mA. Para garantir isso, um resistor de resistência R
é associado ao LED." Resistores em série limitam
a corrente.
33)A
Como podemos observar na figura que consta no exercício, com a chave C aberta a corrente elétrica percorre
as duas lâmpadas com mesma intensidade (associação
em série, Req = 2R), logo, as duas possuem o mesmo
brilho.
Mas, quando fechamos a chave C, a lâmpada A entra
em curto-circuito (apaga), diminuindo a resistência
equivalente do circuito Req = R, consequentemente,
aumentando a intensidade de corrente que sai da fonte,
por fim, aumentando o brilho da lâmpada B.
34)A
Observando a figura, podemos dizer que as malhas 1,
2 e 3 (ordem de cima para baixo) estão em paralelo. De
acordo com as propriedades de associação de resistores
em série:
V1 = V2 = V3.
Conhecidos os valores de corrente elétrica e resistência
da malha superior temos:
V1 = R1 . i1 = 20 . 4 = 80 V
Aplicando a propriedade na malha central (2):
V
80
i2 = 2 =
=8A
R2 10
Aplicando a propriedade na malha central (2):
V
80
=5Ω
R3 = 3 =
16
i3
38)A
39)C
Calculando a resistência equivalente do circuito:
8 . 12
R .R
= 4,8 Ω
Malhas em paralelo: Rx = 1 2 =
R1 + R2 8 + 12
Total: Req = Rx + R3 = 4,8 + 1,2 = 6 Ω
V
24
Aplicando a lei de Ohm: itotal =
=
= 3 A.
Req
6
Dividindo a intensidade de corrente nas malhas em
paralelo:
como a resistência R2 é 1,5 vezes maior que R1, a intensidade de corrente em R1 é 1,5 maior que em R2, logo,
a intensidade de corrente que atravessa R1 vale 2,4 A.
40)D
i1
8Ω
20 Ω
i1
1
1
1
1
=
+
+
Re q R1 R2 R 3
10 Ω
Y
X
30 Ω
35)D
V = R . i = 10 . 3
10 Ω 3 A
V = 30 V
V = 30 V
20 Ω
30 Ω
36)E
X 8Ω
paralelo
60/11 Ω
Y
37)35
30 V
Comentário
01. Correta. A partir da equação geral de definição de
resistência elétrica:
R = V → R = 4, 5
→ R = 225 Ω .
i
20 ⋅ 10−3
02.Correta. O circuito é o mesmo.
04.Incorreta. É o dobro.
08.Incorreta. Eles estão ligados em paralelo.
16.Incorreta. Ao acionar a chave 1, a resistência do
225
→ REQ = 75 Ω e, ao
circuito é igual a REQ =
3
acionar a chave 2, a resistência do circuito passa a
225
ser REQ =
→ REQ = 37, 5 Ω.
6
i
60/11 Ω
8Ω
X
i = V/R = 30/(60/11)
i = 5,5 A
i = 1,5 A
Y
V' = 8,5 . 5
V' = 44 V
41)D
No circuito representado:
P é voltímetro, pois, se fosse amperímetro, deixaria a
resistência R em curto-circuito.
Q é amperímetro, pois está associado em série com a
fonte de tensão.
Física C
5
42)B
46)D
Calculando a resistência equivalente entre R e R1, temos:
R .R
Rx = 1 2 , como a ponte está em equilíbrio (galvanôR1 + R2
metro), marca intensidade de corrente elétrica igual a
zero, temos que:
R
Rx . 300 = R . 150 então: Rx = substituindo, fica:
2
R1 . R2 R
= , então 2 . R . R1 = R2 + R . R1 logo, R . R1 = R2.
R1 + R2 2
Concluimos que:
R2
R1 =
= R.
R
44)D
44)E
y
x
20 − 10
10
ε1 − ε 2
=1A
=
=
2 + 5 + 3 10
R+r
Vx – Vy = +10 + 3 . 1
Vx – Vy =10 +3 = +13 V
i=
47)B
i=2A
η = 0,8
r=?
48)E
No gerador
V
V
∴ 0,8 = ∴ V = 0,8 ε
ε
ε
0,8 ε = ε – r . 2 ∴ – 0,2 ε = –2r ∴ ε = 10 r
V = ε – r . i ∴ como η =
No resistor
V = R . i ∴ V = 12 . i ∴ 0,8 ε = 12 . i, porém i = 2 A
24
0,8 ε = 12 . 2 ∴ ε =
∴ ε = 30 V
0, 8
Assim:
ε = 10 . r ∴ 30 = 10 . r ∴ r = 3 Ω
45)A
A
B
49)a) 5,0 W
b)1,0 A
c) 5,0 V
V = 25 V
m = 20 kg
v = 0,5 m/s
η = 0,8
P = m . g = 20 . 10 = 200 N
 d
W
= F .   = F . v = 200 . 0,5 = 100 W;
 t 
t
100
(x
i)
P
ε'
b)
η=
= útil ∴ 0,8 =
Ptotal = 125 W;
(x i)
P
Ptotal
V
total
c)Pconsumida = V . i
125 = 25 . i
i = 5,0 A
a)P =
50)B
12 Ω
i = 2,0 A
V=ε+r.i
V = 12 + 0,5 . 2
V = 13 V
i3
6V
6
10 V
i
43)C
20 V
Física C
A
i2
12 Ω
i1
12 V
Vamos supor que a fonte de 12 V se comporte como
gerador e a fonte de 6 V como receptor:
+ 12 . i2 – 12 = 0 i2 = 1 A
+ i2 . 12 – 6 –12 . i3 = 0
1 . 12 – 6 – 12 . i3 = 0
+6 – 12 . i3 = 0
i3 = 0,5 A
No sentido que foi suposto, ou seja, de y para x.
51)B
2 µF
4 µF
Ceq = C12 + C3
Ceq = 6 µF
52)C
ε = 200 V
QAB = CAB . VAB
QAB = 6 . 12
QAB = 72 µC
C = 100 µF
R = 100 Ω
S
6 µF
54)D
i
A
t
0
A corrente no circuito começa inicialmente alta, ou seja,
haverá no início corrente no resistor. Porém, com o tempo, o capacitor vai armazenando essa energia no seu
interior até que a corrente no circuito seja praticamente
nula.
Q2 = C2 . V2
30 µ = 2 µ . V2 ∴ V2 = 15 V logo V3 = 15 V
Assim: Q3 = C3 . V3 ∴ Q3 = 10 . 15 ∴ Q3 = 150 µC
Logo, a carga total:
Q23 = Q2 + Q3 = 180 µC
Assim: Q1 = 180 µC
Q1 = C1 . V1
180 µ = 4 µ . V1 ∴ V1 = 45 V
Logo a d.d.p. entre A e B é:
VAB = V1 + V23 = 45 + 15 = 60 V
53)B
B
6 µF
3 µF
55)2 C
B
A
4 µF
C .C
6.3
C12 = 1 2 =
C1 + C2 6 + 3
C12 = 2 µF
Física C
7