FÍSICA – SETOR B
Assuntos abordados:
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Corrente elétrica
1ª Lei de Ohm
Potência elétrica
Energia elétrica
LEMBRETE: Estudar os capítulos 8, 9, 10 e 11 da apostila, além de refazer e revisar TODOS os exercícios
trabalhados em sala de aula. Qualquer dúvida procure o professor e fique atento aos horários da monitora
de Física.
Bons Estudos!!!
1. (Unicamp 2013) O carro elétrico é uma alternativa aos veículos com motor a combustão interna. Qual é a
autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km h, se a corrente elétrica empregada nesta
velocidade é igual a 50 A e a carga máxima armazenada em suas baterias é q = 75 Ah?
a) 40,0 km.
b) 62,5 km.
c) 90,0 km.
d) 160,0 km.
2. (Ufpe 2013) Um fio metálico e cilíndrico é percorrido por uma corrente elétrica constante de 0,4 A.
Considere o módulo da carga do elétron igual a 1,6 × 10 −19 C. Expressando a ordem de grandeza do
número de elétrons de condução que atravessam uma seção transversal do fio em 60 segundos na
forma 10N, qual o valor de N?
3. (Pucrj 2013) O gráfico abaixo apresenta a medida da variação de potencial
em função da corrente que passa em um circuito elétrico.
Podemos dizer que a resistência elétrica deste circuito é de:
a) 2,0 mΩ
b) 0,2 Ω
c) 0,5 Ω
d) 2,0 kΩ
e) 0,5 kΩ
4. (Ufpa 2013) No rio Amazonas, um pescador inexperiente tenta capturar um poraquê segurando a cabeça
do peixe com uma mão e a cauda com a outra. O poraquê é um peixe elétrico, capaz de gerar, entre a
cabeça e a cauda, uma diferença de potencial de até 1500 V. Para esta diferença de potencial, a
resistência elétrica do corpo humano, medida entre as duas mãos, é de aproximadamente 1000 Ω. Em
geral, 500 mA de corrente contínua, passando pelo tórax de uma pessoa, são suficientes para provocar
fibrilação ventricular e morte por parada cardiorrespiratória. Usando os valores mencionados acima,
calculamos que a corrente que passa pelo tórax do pescador, com relação à corrente suficiente para
provocar fibrilação ventricular, é:
a) um terço.
d) o dobro.
b) a metade.
e) o triplo.
c) igual.
5. (G1 - ifsp 2013) Ao entrar em uma loja de materiais de construção, um eletricista vê o seguinte anúncio:
ECONOMIZE: Lâmpadas fluorescentes de 15 W têm a mesma luminosidade (iluminação) que lâmpadas
incandescentes de 60 W de potência.
De acordo com o anúncio, com o intuito de economizar energia elétrica, o eletricista troca uma lâmpada
incandescente por uma fluorescente e conclui que, em 1 hora, a economia de energia elétrica, em kWh,
será de
a) 0,015.
c) 0,030.
e) 0,045.
b) 0,025.
d) 0,040.
1
6. (Ufsm 2013) O dimensionamento de motores elétricos, junto com o desenvolvimento de compressores, é
o principal problema da indústria de refrigeração. As geladeiras do tipo “frost-free” não acumulam gelo no
seu interior, o que evita o isolamento térmico realizado pelas grossas camadas de gelo formadas pelas
geladeiras comuns. A não formação de gelo diminui o consumo de energia.
Assim, numa geladeira tipo “frost-free” ligada a uma ddp de 220V circula uma corrente de 0,5A. Se essa
geladeira ficar ligada 5 minutos a cada hora, seu consumo diário de energia, em kWh, é de
a) 0,22.
c) 220.
e) 24200.
b) 44.
d) 440.
7. (Uerj 2013) Ao ser conectado a uma rede elétrica que fornece uma tensão eficaz de 200 V, a taxa de
consumo de energia de um resistor ôhmico é igual a 60 W.
Determine o consumo de energia, em kWh, desse resistor, durante quatro horas, ao ser conectado a
uma rede que fornece uma tensão eficaz de 100 V.
8. (G1 - cftmg 2013) Uma pessoa verificou que o ferro elétrico de 1.000 W, por ficar muito tempo em
funcionamento, causa gasto excessivo na sua conta de energia elétrica. Como medida de economia, ela
estabeleceu que o consumo de energia desse aparelho deveria ser igual ao de um chuveiro de 4.400 W
ligado durante 15 minutos. Nessas condições, o tempo máximo de funcionamento do ferro deve ser, em
minutos, igual a
a) 22.
c) 66.
b) 44.
d) 88.
9. (Uerj 2013) Duas lâmpadas, L1 e L 2 , estão conectadas em paralelo a uma bateria de automóvel. A
corrente em L1 é igual a
1
da corrente em L 2 .
3
Admita que P1 e P2 sejam as potências dissipadas, respectivamente, por L1 e L 2 .
A razão
P1
corresponde a:
P2
c) 1
d) 3
1
9
1
b)
3
a)
10. (Fuvest 2013) Um raio proveniente de uma nuvem transportou para o solo uma carga de 10 C sob uma
diferença de potencial de 100 milhões de volts. A energia liberada por esse raio é
(Note e adote: 1 J = 3 × 10−7 kWh. )
a) 30 MWh.
c) 300 kWh.
b) 3 MWh.
d) 30 kWh.
e) 3 kWh.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Leia o texto:
No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o
aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de
passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de 1 440 W e que
sua tensão de funcionamento é de 110 V.
11. (Fatec 2013) Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão
de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa
roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5
A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades.
Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar, em potência
máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o
máximo de
a) 5 A.
b) 10 A.
c) 15 A.
d) 20 A.
e) 25 A.
2
12. (Uerj 2012) Um chuveiro elétrico, alimentado por uma tensão eficaz de 120 V, pode funcionar em dois
modos: verão e inverno. Considere os seguintes dados da tabela:
A relação
Modos
Potência
(W)
Resistência
( Ω)
Verão
1000
RV
Inverno
2000
RI
RI
corresponde a:
RV
a) 0,5
b) 1,0
c) 1,5
d) 2,0
13. (G1 - ifba 2012) Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico destinado a proteger circuitos contra a
sobrecarga e o superaquecimento. Pretende-se dimensionar um disjuntor para proteger um ambiente
cuja rede elétrica fornece uma tensão de 120 V e possui uma lâmpada de 60 W, um ar condicionado de
1000 W e um computador de 140 W. Este ambiente ficará mais bem protegido, considerando-se a
tolerância de 30%, com um disjuntor de:
a) 30 A
b) 22 A
c) 20 A
d) 13 A
e) 10 A
14. (Pucsp 2012) No reservatório de um vaporizador elétrico são colocados
300 g de água, cuja temperatura inicial é 20 °C. No interior desse
reservatório encontra-se um resistor de 12 Ω que é percorrido por uma
corrente elétrica de intensidade 10 A quando o aparelho está em
funcionamento. Considerando que toda energia elétrica é convertida em
energia térmica e é integralmente absorvida pela água, o tempo que o
aparelho deve permanecer ligado para vaporizar 1/3 da massa de água
colocada no reservatório deve ser de
Adote:
1 cal = 4,2 J
Calor específico da água = 1,0 cal/g°C
Calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
P = 1 atm
a) 3 min 37s
c) 4 min 07s
b) 4 min 33s
d) 36 min 10s
e) 45 min 30s
15. (Uftm 2012) Um ônibus elétrico percorre um trecho plano de uma rua, com velocidade constante,
consumindo uma potência elétrica de 2400 kW.
Sua fonte alimentadora tem uma tensão de 2000 V. Calcule:
a) a intensidade da corrente que alimenta esse ônibus.
b) a tensão na subestação, se a resistência interna da fiação que a une ao ônibus for de 0,10 Ω .
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Atualmente há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis e isto tem levado a grandes
esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso,
maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades.
16. (Unicamp 2012) Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma
bateria de íon-lítio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada,
é carregada com uma corrente média im = 3,2 A até atingir sua carga máxima de Q = 0,8 Ah . O tempo
gasto para carregar a bateria é de
a) 240 minutos.
b) 90 minutos.
c) 15 minutos.
d) 4 minutos.
3
GABARITO
Resposta da questão 1: [C]
A quantidade de carga elétrica contida na bateria é dada por:
q = i ⋅ Δt
75Ah = 50A ⋅ Δt
75
Δt = h
50
Δt = 1,5h
Sabendo que a autonomia (em horas) da bateria é 1,5 horas temos:
Δs = v ⋅ Δt
Δs = 60 ⋅ 1,5
Δs = 90 km
Resposta da questão 2: 20.
Da definição de corrente elétrica:
i=
Q
Δt
⇒ i = nΔte ⇒ n = i eΔt = 1,60,4×10⋅ 60 ⇒ n = 1,5 ×10
10N = 1020
20
−19
.
⇒ N = 20.
Resposta da questão 3: [D]
Primeira Lei de OHM
V = R.i → 12 = Rx6 → R = 2,0kΩ
Resposta da questão 4: [E]
Calculando a corrente elétrica:
U 1500
i= =
= 1,5 A
i = 1500 mA.
R 1000
⇒
Como a corrente para provocar fibrilação (ifib) é de 500 mA:
i
1500
=
i = 3 ifib .
ifib
500
⇒
Resposta da questão 5: [E]
Dados: P1 = 60 W = 0,06 kW; P2 = 15 W = 0,015 kW;
Δt
= 1 h.
Calculando o consumo de energia de cada lâmpada em 1 hora:
⎧E = 0,06 ⋅ 1 = 0,06 kW ⋅ h
ΔE = P Δt ⇒ ⎪⎨ 1
⇒ ΔE = E1 − E2 = 0,06 − 0,015 ⇒
⎪
⎩E2 = 0,015 ⋅ 1 = 0,015 kW ⋅ h
ΔE = 0,045 kW ⋅ h.
Resposta da questão 6: [A]
Dados: U = 220 V; i = 0,5 A
Se a geladeira fica ligada 5 minutos por hora, seu tempo de funcionamento em um dia é:
⎡ min ⎤ 1 ⎡ hora ⎤
⎡ horas ⎤
Δt = 5 ⎢
⎥⋅
⎢
⎥ ⋅ 24 ⎢
⎥ = 2 h /dia.
⎣ hora ⎦ 60 ⎣ min ⎦
⎣ dia ⎦
4
Da expressão da energia consumida por um aparelho ligado a uma ddp U percorrido por corrente i:
ΔE = P Δt
ΔE = U i Δt = 220 ⋅ 0,5 ⋅ 2 = 220 W ⋅ h
ΔE = 0,22 kWh.
⇒
⇒
Resposta da questão 7: Dados nominais fornecidos no enunciado:
U = 200V P = 60w
A partir destes dados, temos:
E = P ⋅ Δt = 15.10−3 ( k ω) ⋅ 4 ( h ) neste resistor é dada por:
P=
U2
1002
3.10000
=
=
R
2000
⎛ 2000 ⎞
⎜
⎟
3
⎝
⎠
30
P=
∴ P = 15w
2
⇒
A energia consumida em 4 horas é dada por:
E = P ⋅ Δt = 15.10−3 ( kw ) ⋅ 4 ( h )
∴ E = 0,06kwh
Resposta da questão 8: [C]
Dados: Pf = 4.400 W;
Δt
f
= 15 min; Pc = 1.000 W
Para um mesmo consumo de energia, temos:
Ef = Ec
⇒
Pf Δt f = Pc Δtc
⇒
Δtf =
Δtf = 66 min.
Pc Δtc
Pf
=
4.400 ⋅ 15
1.000
⇒
Resposta da questão 9: [B]
Como mencionado no enunciado: i1 =
i2
3
⇒i
2
= 3.i1
Estando paralelas, as lâmpadas estão submetidas à mesma tensão elétrica. Analisando a potência
dissipada por cada uma temos:
P1 = U.i1
⇒ U = Pi 1
1
⇒ U = Pi 2
P2 = U.i2
2
P2 P1
=
i2
i1
⇒ P2.i1 = P1.i2
P2 .i1 = P1.3.i1
P2 = P1.3
P
1
∴ 1 =
P2 3
Resposta da questão 10: [C]
6
-7
Dados: U = 100 × 10 V; Q = 10 C; 1 J = 3 × 10 kW⋅h.
ΔE = U Q = 100 × 106 × 10 = 109 J
⇒
kW ⋅ h ⎤
⎥
⎣ J ⎦
ΔE = 109 [J] × 3 × 10−7 ⎡⎢
5
⇒ .ΔE = 300
kW ⋅ h.
Resposta da questão 11: [C]
Dados: P = 1.440 W; U = 110 V.
Da expressão da potência elétrica:
P 1.440
P=U i
i= =
≅ 13,1 A.
U
110
⇒
Portanto, de acordo com as opções fornecidas, a extensão adequada é a que suporta o máximo de 15 A.
Resposta da questão 12: [A]
Dados: PV = 1.000 W; PI = 2.000 W; U = 120 V;
Da expressão da potência elétrica:
P=
2
U
R
⎧
U2
⎪RI =
PI
U
⎪
⇒ R=
⇒⎨
P
U2
⎪
⎪RV = P
⎩
V
2
÷ ⇒
RI U2 PV
RI PV
= ×
⇒
=
RV PI U2
RV PI
⇒
RI 1.000
=
= 0,5.
RV 2.000
Resposta da questão 13: [D]
Dados: U = 120 V; PL = 60 W; Par = 1000 W; Pcomp = 140 W; Imáx = 1,3 i.
P=U i
⇒
60 + 1.000 + 140 = 120 i
Imáx = 1,3 i = 1,3 (10 )
⇒
⇒
1.200 = 120 i
Imáx = 13 A.
⇒
i = 10 A.
Resposta da questão 14: [B]
Dados: M = 300 g; R = 12 Ω ; I = 10 A; c = 1 cal/g⋅°C; LV = 540 cal/g; 1 cal = 4,2 J.
A quantidade de calor necessária para o processo é:
M
300
Q = Qsensível + Qlatente
Q = M c Δθ + LV = 300(1)(100 − 20) +
(540)
3
3
Q = 78.000 cal = 327.600 J.
Mas:
⇒
P=
Q
Δt
⇒
Δt =
Q
Q
=
P R I2
⇒
⇒
Δt =
327.600
12 (100 )
⇒
Δt = 273 s
⇒
Δt = 4 min e 33 s.
Resposta da questão 15:
Dados: P = 2.400 kW = 2.400.000 W; Uônibus = 2.000 V; R = 0,1 Ω.
P
⇒
2.400.000
i = 2.400 A.
Uônibus
2.000
b) A tensão na subestação, descontada a queda na rede, deve ser igual à tensão de operação do ônibus.
a) i =
=
Usub − Urede = Uônibus
Usub = 2.240 V.
⇒
Usub − R i = Uônibus
⇒
Usub − 0,1( 2.400 ) = 2.000
⇒
Resposta da questão 16: [C]
Da definição de corrente elétrica:
Q
Q 0,8 Ah
im =
Δt =
=
= 0,25 h = 0,25 ( 60 min )
im
3,2 A
Δt
⇒
6
⇒
Δt = 15 min.