FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II PROF JOÃO RODRIGO ESCALARI ESQ. - EXERCÍCIOS DE FÍSICA II GERADORES E LEI DE POULIETT

FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II – PROF JOÃO RODRIGO ESCALARI - 2012

ESQ. - EXERCÍCIOS DE FÍSICA II – GERADORES E LEI DE POULIETT

A resistência elétrica do resistor equivalente da associação acima, entre os pontos A e B, é:

a) 2R b) R c) R/2 d) R/3 e) R/4

2. A diferença de potencial entre os pontos A e B, do circuito abaixo, é igual a 10 V.

A corrente que passa pelo resistor de 6Ω é: a) 2 A b) 3 A c) 1 A d) 0,4 A

3. A figura (ver imagem 1) representa a maneira como dois resistores R1 e R2 foram ligados.

Deseja-se acrescentar ao circuito um terceiro resistor R3 de forma que a resistência equivalente entre os

pontos A e C do novo circuito se torne igual a 2,0 Ω. Entre as opções de circuitos apresentados (ver imagem 2), identifique aquela que atenderá ao objetivo proposto.

4. A figura representa um trecho de um circuito percorrido por uma corrente com intensidade de 4,0 A.

Determine:

a) a diferença de potencial entre os pontos A e B (VA -

VB).

b) A diferença de potencial entre os pontos C e B (VC -

VB).

5. A resistência entre os pontos A e B do resistor equivalente à associação mostrada na figura a seguir tem valor, em

Ω

a) 95. b) 85. c) 55. d) 35. e) 25.

6. Alguns resistores de resistência R são associados segundo as configurações I, II, III e IV, conforme as figuras.

Sejam RI, RII, RIII e RIV, respectivamente, as

resistências equivalentes, entre os pontos a e b, relativas às configurações I, II, III e IV. Pode-se afirmar, corretamente, que RI + RII + RIII + RIV é

aproximadamente igual a:

a) 17R b) 13R c) 6R d) 3R 7. As figuras abaixo representam circuitos elétricos simples, em que R indica resistores idênticos, A amperímetros ideais e i1, i2 e i3 os valores das leituras

das intensidades de corrente nos respectivos amperímetros.

Quando os três circuitos são submetidos a uma mesma diferença de potencial elétrico, entre os pontos P e Q, a relação entre i1, i2 e i3 é: a) i1 = i2 = i3 b) i1 = 2 i2 = i3/2 c) i1/2= i2 = i3 d) i1 = i2 = i3/2 e) i1 = i2/2 = i3

8. As instalações elétricas em nossas casas sã projetadas de forma que os aparelhos sejam sempre conectados em paralelo. Dessa maneira, cada aparelho opera de forma independente. A figura mostra três resistores conectados em paralelo.

Desprezando-se as resistências dos fios de ligação, o valor da corrente em cada resistor é:

a) I1 = 3A, I2 = 6A e I3 = 9A.

b) I1 = 6A, I2 = 3A e I3 = 2A.

c) I1 = 6A, I2 = 6A e I3 = 6A.

d) I1 = 9A, I2 = 6A e I3 = 3A.

e) I1 = 15A, I2 = 12A e I3 = 9A.

9. Considere um circuito formado por 4 resistores iguais, interligados por fios perfeitamente condutores. Cada resistor tem resistência R e ocupa uma das arestas de um cubo, como mostra a figura a seguir. Aplicando entre os pontos A e B uma diferença de potencial V, a corrente que circulará entre A e B valerá:

a) 4V/R. b) 2V/R. c) V/R. d) V/2R. e) V/4R.

Quando os três circuitos são submetidos a uma mesma diferença de potencial elétrico, entre os pontos

As instalações elétricas em nossas casas são projetadas de forma que os aparelhos sejam sempre conectados em paralelo. Dessa maneira, cada aparelho opera de forma independente. A figura mostra três resistores conectados em paralelo.

se as resistências dos fios de ligação, o

Considere um circuito formado por 4 resistores iguais, interligados por fios perfeitamente condutores. Cada resistor tem resistência R e ocupa uma das arestas de um cubo, como mostra a figura a seguir. Aplicando entre os pontos A e B uma diferença de cial V, a corrente que circulará entre A e B

10. Dispondo de vários resistores iguais, de resistência elétrica 1,0Ω cada, deseja

associação cuja resistência equivalente seja 1,5 feitas as associações:

A condição é satisfeita somente a) na associação I.

b) na associação II. c) na associação III. d) nas associações I e II. e) nas associações I e III.

11. Dois resistores, um com resistência R e outro com resistência 2R, e uma pilha de 1,5 volts e resistência interna desprezível são montados como mostra a figura.

Pede-se

a) o valor de R, supondo que a corrente que passa pela pilha é igual a 0,1 A.

b) a diferença de potencial VAB

12. Duas baterias têm mesma força eletromotriz (

ε

de resistência R. O valor de R que tornará nula a diferença de potencial entre os terminais da pr bateria será igual a:

a) r1 + r2 b) r1 - r2

Dispondo de vários resistores iguais, de cada, deseja-se obter uma associação cuja resistência equivalente seja 1,5Ω. São

A condição é satisfeita somente

Dois resistores, um com resistência R e outro com ncia 2R, e uma pilha de 1,5 volts e resistência interna desprezível são montados como mostra a

a) o valor de R, supondo que a corrente que passa

AB entre A e B.

Duas baterias têm mesma força eletromotriz (

ε

) e resistências internas respectivamente iguais a r1

. Elas são ligadas em série a um resistor externo de resistência R. O valor de R que tornará nula a diferença de potencial entre os terminais da primeira

d) r1 + r2 /2 e) r1 - r2 /2

13. No circuito a seguir, a corrente que passa pelo amperímetro ideal tem intensidade 2A. Invertendo a polaridade do gerador de f.e.m. ε2, a corrente do

amperímetro mantém o seu sentido e passa a ter intensidade 1A. A f.e.m. ε2 vale:

a) 10 V b) 8 V c) 6 V d) 4 V e) 2 V

14. No circuito abaixo observa-se que, quando a chave C está aberta, o voltímetro indica 4,5 V. Ligando-se a chave, o amperímetro indica 4,0 A e o voltímetro passa a indicar 4,2 V. A partir destas medidas e considerando que o voltímetro e o amperímetro são equipamentos ideais, determine a resistência interna da bateria, em miliohms (10- 3ΩΩΩΩ).

C A

ε

V r

15. Seis pilhas iguais, cada uma com diferença de potencial V, estão ligadas a um aparelho, com resistência elétrica R, na forma esquematizada na figura.

Nessas condições, a corrente medida pelo amperímetro A, colocado na posição indicada, é igual a

a) V/ R b) 2V/ R c) 2V/ 3R d) 3V/ R e) 6V/ R

16. Uma bateria comercial de 1,5V é utilizada no circuito esquematizado abaixo, no qual o amperímetro e o voltímetro são considerados ideais.

Varia-se a resistência R, e as correspondentes indicações do amperímetro e do voltímetro são usadas para construir o seguinte gráfico de voltagem (V)

versus intensidade de corrente (I).

Usando as informações do gráfico, calcule: a) o valor da resistência interna da bateria;

b) a indicação do amperímetro quando a resistência R tem o valor 1,7Ω.

17. Uma bateria de automóvel pode ser representada por uma fonte de tensão ideal U em série com uma resistência r. O motor de arranque, com resistência R, é acionado através da chave de contato C, conforme mostra a figura .

Foram feitas as seguintes medidas no voltímetro e no amperímetro ideais:

a) Calcule o valor da diferença de potencial U. b) Calcule r e R.

18. Uma bateria foi ligada a um resistor X de resistência ajustável, como indicado na figura. Para diferentes valores da resistência, os valores medidos para a diferença de potencial VAB, entre os pontos A e B, e para a corrente i no circuito, são indicados no gráfico abaixo. Determine o valor da resistência interna r da bateria, em ΩΩΩΩ.

A r B A X ε 0,0 VAB(V) 6,0 0,2 0,4 0,6 i(A) 4,0 2,0 0,8 0

19. No circuito esquematizado abaixo, o amperímetro indica A indica 400mA.

O voltímetro V, também indica, indica, em V,

a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 e) 10

20. A figura a seguir mostra o circuito elétrico simplificado de um automóvel, composto por uma bateria de 12V e duas lâmpadas L1 e L2 cujas

resistências são de 6,0 Ω cada. Completam o circuito uma chave liga-desliga (C) e um fusível de proteção (F). A curva tempo × corrente do fusível também é apresentada na figura a seguir. Através desta curva pode-se determinar o tempo necessário para o fusível derreter e desligar o circuito em função da corrente que passa por ele.

a) Calcule a corrente fornecida pela bateria com a chave aberta.

b) Determine por quanto tempo o circuito irá funcionar a partir do momento em que a chave é fechada. c) Determine o mínimo valor da resistência de uma lâmpada a ser colocada no lugar de L‚ de forma que o circuito possa operar indefinidamente sem que o fusível de proteção derreta.

21. A figura representa uma bateria, de força eletromotriz E e resistência interna r = 5,0 Ω, ligada a um solenóide de 200 espiras. Sabe-se que o amperímetro marca 200 mA e o voltímetro marca 8,0 V, ambos supostos ideais.

Qual o valor da força eletromotriz da bateria?

22. Algumas residências recebem três fios da rede de energia elétrica, sendo dois fios correspondentes às fases e o terceiro ao neutro. Os equipamentos existentes nas residências são projetados para serem ligados entre uma fase e o neutro (por exemplo, uma lâmpada) ou entre duas fases (por exemplo, um chuveiro). Considere o circuito abaixo que representa, de forma muito simplificada, uma instalação elétrica residencial. As fases são representadas por fontes de tensão em corrente contínua e os equipamentos, representados por resistências. Apesar de simplificado, o circuito pode dar uma idéia das conseqüências de uma eventual ruptura do fio neutro. Considere que todos os equipamentos estejam ligados ao mesmo tempo.

a) Calcule a corrente que circula pelo chuveiro. b) Qual é o consumo de energia elétrica da residência em kWh durante quinze minutos?

c) Considerando que os equipamentos se queimam quando operam com uma potência 10% acima da nominal , determine quais serão os equipamentos queimados caso o fio neutro se rompa no ponto A. 23. As características de uma pilha, do tipo PX, estão apresentadas no quadro a seguir, tal como fornecidas pelo fabricante. Três dessas pilhas foram colocadas para operar, em série, em uma lanterna que possui uma lâmpada L, com resistência constante RL = 3,0 Ω. Por engano, uma das pilhas foi colocada invertida, como representado abaixo:

Determine:

a) A corrente I, em ampères, que passa pela lâmpada, com a pilha 2 “invertida”, como na figura.

b) A potência P, em watts, dissipada pela lâmpada, com a pilha 2 “invertida”, como na figura.

c) A razão F = P/P0 , entre a potência P dissipada pela lâmpada, com a pilha 2 “invertida”, e a potência que seria dissipada, se todas as pilhas estivessem posicionadas corretamente.

24. Considere o circuito abaixo.

Afirma-se que:

I. O amperímetro ideal A registra 2 A. II. O potencial no ponto P é 10 V. III. A potência dissipada no resistor de 4 São verdadeiras

a) apenas I e II. b) apenas I e III. c) apenas II e III. d) I, II e III.

25. Considere o circuito mostrado na figura abaixo.

Assinale a alternativa que contém, respectivamente, os valores da resistência R e da diferença de potencial entre os pontos a e b, sabendo que a potência dissipada no resistor de 5 Ω é igual a 45 W.

a) 1 Ω e 5 V b) 5 Ω e 15 V c) 10Ωe 15 V d) 10Ω e 30 V e) 15Ω e 45 V

26. Considere o circuito representado esquematicamente na figura a seguir. O amperí ideal A indica a passagem de uma corrente de 0,50A. Os valores das resistências dos resistores R

das forças eletromotrizes E1 e E2 dos geradores ideais

estão indicados na figura. O valor do resistor R conhecido. Determine:

dissipada pela lâmpada, com a pilha 2 “invertida”, e a potência P0 , que seria dissipada, se todas as pilhas estivessem

O amperímetro ideal A registra 2 A.

A potência dissipada no resistor de 4 Ω é 4 W.

Considere o circuito mostrado na figura abaixo.

Assinale a alternativa que contém, respectivamente, e da diferença de potencial sabendo que a potência

é igual a 45 W. e 15 V

Considere o circuito representado esquematicamente na figura a seguir. O amperímetro ideal A indica a passagem de uma corrente de 0,50A. Os valores das resistências dos resistores R1 e R2 e

dos geradores ideais estão indicados na figura. O valor do resistor R2 não é

a) O valor da diferença de potencial entre os pontos C e D.

b) A potência fornecida pelo gerador E GABARITO 1. Alternativa: B 2. Alternativa 3. Alternativa: B 4. a) VA - VB = 20V b) VC - VB = -4V 5. Alternativa: D 6. Alternativa: C 7. Alternativa: B 8. Alternativa 9. Alternativa: A 10. Alternativa 11. a) R = 5 Ω b) U = 0,5 V 12. Alternativa: B 13. Alternativa 14. r = 0,075 Ω 15. Alternativa

16. a) Quando a corrente é nula a resistência externa é infinita e a voltagem é exatamente igual à

seja,

ε

Usando a equação

ε

r

interna: Ω = − = 0,30 0 , 1 2 , 1 5 , 1 r_i .

b) Visto que V = RI , podemos escrever a equação acima na forma ε = (R + ri)I. A corrente é, então,

A 75 , 0 3 , 0 7 , 1 5 , 1 I = + = . 17. a) U = 12V b) R = 0,1 Ω e r = 0,02 Ω 18. r = 5 Ω 19. Alternativa: D 20. a) i = 2 A b) ∆t = 1 s 21. E = 9 V 22. i = 20 A E = 1,25 kWh Somente o ventilador 23. a) I = 0,30 A b) P = 0,27 W c) F = P/P0 = 1/9 ≅ 0,11 24. Alternativa: D 25. Alternativa: C 26. a) U = 5 V b) Pf = 12 W

a) O valor da diferença de potencial entre os pontos C b) A potência fornecida pelo gerador E1.

Alternativa: C Alternativa: C Alternativa: B Alternativa: E Alternativa: A Alternativa: B

a) Quando a corrente é nula a resistência externa é infinita e a voltagem é exatamente igual à fem ε_{, ou} = 1,5V. Quando a corrente no circuito é 1,0A a I, obtemos a resistência

podemos escrever a equação )I. A corrente é, então,

: D

c) R2 = 12 Ω