Atividade nº 003
Segmento: 2ª série EM – Física – Frente A
Nome da Atividade: Exercícios de Fixação: 2ª Lei de Ohm Professor: Marcus Sant’Ana
Belo Horizonte, 31 de Março de 2020.
• Leia as páginas 38 e 39 do livro (Capítulo 2 – 1A);
• Acesse o seguinte link;
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/segunda-lei-ohm.htm (Segunda lei de Ohm)
• Assista a seguinte videoaula:
https://www.youtube.com/watch?v=bYelP7k9rqE (2ª Lei de Ohm - Brasil Escola)
• Faça em seu caderno uma síntese sobre a 2ª lei de Ohm.
EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO
1. (Uerj 2020) Em um experimento, quatro condutores, I, II, III e IV, constituídos por metais diferentes e com mesmo comprimento e espessura, estão submetidos à tensão elétrica. O gráfico abaixo apresenta a variação da tensão u em cada resistor em função da corrente elétrica i.
O condutor que apresenta a maior resistividade elétrica é:
a) I b) II c) III d) IV
2. (Eear 2019) O gráfico a seguir corresponde ao comportamento da corrente elétrica que percorre um condutor, em função da diferença de potencial a ele aplicada.
Sabendo-se que este condutor é constituído de um fio de 2 m de comprimento e de um material cuja resistividade, a 20 C, vale 1,75 10 −6Ωm, determine a área da seção transversal do fio e o valor da resistência elétrica desse condutor na referida temperatura.
a) 0,7 10 −4cm2 e 0,5Ω b) 0,7 10 −4cm2 e 500Ω c) 0,83 10 −4cm2 e 12,5Ω d) 0,83 10 −4cm2 e 500Ω
3. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2019) O axônio é a parte da célula nervosa responsável pela condução do impulso nervoso, que transmite informações para outras células.
Várias propriedades elétricas dos axônios são regidas por canais iônicos, que são moléculas de proteínas que se estendem ao longo de sua membrana celular. Quando aberto, um canal iônico possui um poro preenchido por um fluido de baixa resistividade. Pode-se modelar cada canal iônico como um cilindro de comprimento L=12 nm com raio da base medindo r=0,3 nm.
Adotando π=3, sabendo que 1nm=10−9m e que a resistência elétrica de um canal iônico típico é 1011, a resistividade do fluido que o preenche é
a) 2,25 m.
b) 0,56 m.
c) 4,50 m.
d) 9,00 m.
e) 1,12 m.
4. (Uece 2019) Considere um resistor em forma de cilindro, cujas extremidades planas são conectadas eletricamente a uma bateria. Suponha que seja construído um novo resistor com o mesmo material do primeiro, o dobro do comprimento e o triplo da área da base cilíndrica.
Assim, a razão entre a nova resistência e a primeira é a) 3 2.
b) 2.
c) 2 3.
d) 3.
5. (Eear 2018) Uma barra homogênea de grafite no formato de um paralelepípedo, com as dimensões indicadas na figura, é ligada a um circuito elétrico pelos condutores ideais A e B.
Considere:
i) a resistividade do grafite:
mm2
75 m
ρ= ii) a barra como um resistor ôhmico.
Neste caso, a resistência elétrica entre os terminais A e B é de ____ ohms.
a) 0,5 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0
6. (Acafe 2018) Até pouco tempo os chuveiros elétricos residenciais variavam de potências entre 2.400 W a 4.800 W que contavam com a proteção de disjuntores de até 25 ampères e redes com fios de bitolas (grossura) específicos para essa corrente. Atualmente no mercado encontramos chuveiros de 7.700 W que são usados nas mesmas redes antigas de 220 V projetadas para os chuveiros anteriormente citados.
Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que completa as lacunas da frase a seguir.
Para se usar os chuveiros atuais de 7.700 W deve-se substituir o disjuntor por um de __________
ampères e __________ a fiação com bitola __________ da rede elétrica antiga.
a) 40 - trocar - maior que b) 35 - trocar - maior que c) 40 - manter - igual a d) 35 - trocar - menor que
7. (Unesp 2016) As companhias de energia elétrica nos cobram pela energia que consumimos. Essa energia é dada pela expressão E= V i Δt, em que V é a tensão que alimenta nossa residência, i a intensidade de corrente que circula por determinado aparelho, Δt é o tempo em que ele fica ligado e a expressão V i é a potência P necessária para dado aparelho funcionar.
Assim, em um aparelho que suporta o dobro da tensão e consome a mesma potência P, a corrente necessária para seu funcionamento será a metade. Mas as perdas de energia que ocorrem por efeito joule (aquecimento em virtude da resistência R) são medidas por ΔE= R i2 Δt.
Então, para um mesmo valor de R e Δt, quando i diminui, essa perda também será reduzida.
Além disso, sendo menor a corrente, podemos utilizar condutores de menor área de secção transversal, o que implicará, ainda, economia de material usado na confecção dos condutores.
(Regina Pinto de Carvalho. Física do dia a dia, 2003. Adaptado.)
Baseando-se nas informações contidas no texto, é correto afirmar que:
a) se a resistência elétrica de um condutor é constante, em um mesmo intervalo de tempo, as perdas por efeito joule em um condutor são inversamente proporcionais à corrente que o atravessa.
b) é mais econômico usarmos em nossas residências correntes elétricas sob tensão de 110 V do que de 220 V.
c) em um mesmo intervalo de tempo, a energia elétrica consumida por um aparelho elétrico varia inversamente com a potência desse aparelho.
d) uma possível unidade de medida de energia elétrica é o kV A (quilovolt - ampère), que pode, portanto, ser convertida para a unidade correspondente do Sistema Internacional, o joule.
e) para um valor constante de tensão elétrica, a intensidade de corrente que atravessa um condutor será tanto maior quanto maior for a área de sua secção transversal.
8. (Esc. Naval 2016) Analise a figura abaixo.
A figura acima mostra um equipamento metálico que está eletricamente isolado do solo por meio de uma base quadrada de borracha com 0,5 m de lado, 1,0 cm de espessura, e resistividade 1013 m. A máxima ddp entre o equipamento e o solo é obtida para uma corrente máxima de 0,5 A, fluindo uniformemente através da área da base.
O valor da ddp máxima, em quilovolts, é a) 200
b) 150 c) 100 d) 50 e) 25
9. (Enem PPL 2014) Recentemente foram obtidos os fios de cobre mais finos possíveis, contendo apenas um átomo de espessura, que podem, futuramente, ser utilizados em microprocessadores. O chamado nanofio, representado na figura, pode ser aproximado por um pequeno cilindro de comprimento 0,5nm
(1nm=10−9m). A seção reta de um átomo de cobre é 0,05nm2 e a resistividade do cobre é 17Ωnm. Um engenheiro precisa estimar se seria possível introduzir esses nanofios nos microprocessadores atuais.
Um nanofio utilizando as aproximações propostas possui resistência elétrica de a) 170n .Ω
b) 0,17n .Ω c) 1,7n .Ω d) 17n .Ω e) 170 .Ω
10. (Ufpr 2012) Um engenheiro eletricista, ao projetar a instalação elétrica de uma edificação, deve levar em conta vários fatores, de modo a garantir principalmente a segurança dos futuros usuários.
Considerando um trecho da fiação, com determinado comprimento, que irá alimentar um conjunto de lâmpadas, avalie as seguintes afirmativas:
1. Quanto mais fino for o fio condutor, menor será a sua resistência elétrica.
2. Quanto mais fino for o fio condutor, maior será a perda de energia em forma de calor.
3. Quanto mais fino for o fio condutor, maior será a sua resistividade.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
Gabarito:
Resposta da questão 1: [A]
A resistividade ( )ρ é diretamente proporcional a resistência elétrica (R), de acordo com a 2ª lei de Ohm.
R L ρA
=
A declividade de cada curva apresentada no gráfico fornece a resistência elétrica e, portanto, a curva mais inclinada (I) tem a maior resistência elétrica e também a maior resistividade.
Resposta da questão 2: [B]
Cálculo da resistência pela 1ª lei de Ohm:
3
V 25
R I 50 10
R 500Ω
= = −
=
Aplicando a 2ª lei de Ohm, obtemos:
6 6
2
8 2 4 2
L 1,75 10 2 3,5 10
R 500 A
A A 5 10
A 0,7 10 m 0,7 10 cm
ρ − −
− −
= = =
= =
Resposta da questão 3: [A]
Usando a segunda lei de Ohm e explicitando a resistividade ρ:
2 2
A r
L RA R r
R A L L
π π
ρ ρ = ρ
= = ⎯⎯⎯⎯→ =
Substituindo os valores para o SI, temos:
( )
211 10
2
9
10 3 3 10 m
R r 2,25 m
L 12 10 m
π Ω
ρ ρ Ω
−
−
= = =
Resposta da questão 4: [C]
De acordo com a 2ª Lei de Ohm:
R L A
=ρ
2L 2
R ' R ' R
3A 3
ρ
= =
Portanto:
R' 2 R = 3
Resposta da questão 5: [C]
Aplicando a 2ª lei de Ohm, obtemos:
mm2 1
R 75 0,2 m
A m 5 mm 2 mm
R 1,5
ρ Ω
Ω
= =
=
Resposta da questão 6: [A]
Cálculo da corrente elétrica através da potência:
P U i i P
U 7700 W i 220 V i 35 A
=
=
=
=
Essa corrente calculada é a necessária para funcionar o chuveiro elétrico, assim o disjuntor deve ser limitado a um valor um pouco maior, isto é, 40 A de acordo com as alternativas apresentadas.
Pela Primeira lei de Ohm, com o aumento da corrente elétrica, sendo constante a tensão, a resistência deve ser menor.
U= R i
A resistência em função da bitola do fio e de seu comprimento é avaliada pela Segunda Lei de Ohm, na qual:
R=ρA
Observa-se que a resistência é inversamente proporcional à área da seção transversal do fio condutor (bitola), então:
R ρ A
=
Logo, devemos trocar a fiação para uma bitola maior, evitando assim, os possíveis danos do efeito Joule, cujo aquecimento na fiação pode provocar curtos circuitos e incêndios.
Alternativa [A].
Resposta da questão 7: [E]
Combinado a 1ª e a 2ª leis de Ohm, vem:
U Ri
L U
U i i A.
L A L
R A
ρ ρ
ρ
= = =
=
Essa expressão final mostra que, para uma mesma tensão, quanto maior a área da secção transversal do condutor, maior a intensidade da corrente que o atravessa.
Resposta da questão 8: [A]
Cálculo da resistência pela 2a Lei de Ohm:
13 2
11 2
10 10
R R 4 10
A 0,5
ρ Ω
−
= = =
Pela 1a Lei de Ohm, a máxima ddp ocorrerá quando tivermos a máxima corrente. Portanto:
máx máx
11 6 5
máx máx
U R i
U 4 10 0,5 10 2 10 U 200 kV
−
=
= =
=
Resposta da questão 9: [E]
Aplicando a 2ª lei de Ohm:
L 17 0,5
R R 170 .
A 0,05
ρ Ω
= = =
Resposta da questão 10: [B]
1. Falso. A resistência é inversamente proporcional à área da seção reta do fio.
2. Verdadeiro. Porque maior será a sua resistência.
3. Falso. A resistividade é propriedade do material e não do fio.
![BANKS LEITE; GALVÃO [org.]. A educação de um selvagem as experiências pedagógicas de Jean Itard](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)