Lista de Exercícios sobre Fenômenos Elétricos em Circuitos Resistivos

Lista de Exercícios Fenômenos Elétricos Circuitos elétricos resistivos 1 Um resistor dissipa uma potência de 100 W quando a corrente é 300 A Calcule o valor da resistência elétrica 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂𝒔 𝟏𝟏 𝟏 𝜴 𝑃 100 𝑊 𝐼 3𝐴 𝑅 𝑃 𝑅𝐼2 𝑅 𝑃 𝐼2 100 32 𝑹 𝟏𝟏 𝟏 𝛀 2 Um resistor submetido a uma ddp de 150 V através de seus terminais pode desenvolver uma energia térmica com uma taxa igual a 327 W a Qual é a resistência elétrica do resistor b Qual é a corrente elétrica que passa pelo resistor 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂𝒔 𝒂 𝟔𝟖𝟖 𝒎𝜴 𝒃 𝟐𝟏 𝟖 𝑨 V15 V P 327W a 𝑃 𝑉2 𝑅 𝑅 𝑉2 𝑃 152 327 𝑹 𝟎 𝟔𝟖𝟖 𝛀 b 𝑃 𝑉𝐼 𝐼 𝑃 𝑉 327 15 𝑰 𝟐𝟏 𝟖 𝑨 3 Quantas lâmpadas de 90 W e 120 V podem ser conectadas a uma fonte de 120 V considerando que esse conjunto esteja limitado a um disjuntor de 20 A 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂𝒔 𝟐𝟔 𝐼 20 𝐴 𝑉 120 𝑉 𝑃 𝑉𝐼 12020 2400 𝑊 𝐿𝑎𝑚𝑝â𝑑𝑎𝑠 2400 90 2666 𝟐𝟔 𝒍â𝒎𝒑𝒂𝒅𝒂𝒔 4 Um aquecedor de 1000 W é projetado para operar em 220 V a Qual é o valor da resistência elétrica desse aquecedor e qual é o valor da corrente elétrica que alimenta o mesmo b Qual seria o valor da potência elétrica desenvolvida pelo aquecedor se ele fosse ligado em 120 V considerando que a resistência elétrica não se altere 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝒂 𝟒𝟖 𝟒 𝜴 𝟒 𝟓𝟓 𝑨 𝒃 𝟐𝟗𝟖 𝑾 𝑃 1000 𝑊 𝑉 220 𝑉 a 𝑃 𝑉2 𝑅 𝑅 𝑉2 𝑃 2202 1000 𝑹 𝟒𝟖 𝟒 𝛀 𝑃 𝑉𝐼 𝐼 𝑃 𝑉 1000 220 𝑰 𝟒 𝟓𝟓 𝑨 b 𝑃 𝑉2 𝑅 1202 484 𝑷 𝟐𝟗𝟕 𝟓𝟐 𝑾 5 Quatro resistores de 180 Ω são ligados em paralelo a uma fonte ideal de 250 V Qual corrente elétrica percorrerá o circuito 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝟓 𝟓𝟔 𝑨 𝑅 18 Ω 𝑉 25 𝑉 𝐼 𝑅𝑒𝑞 1 𝑅𝑖 1 1 18 1 18 1 18 1 18 1 4 18 1 18 4 𝑅𝑒𝑞 45 Ω 𝑉 𝑅𝐼 𝐼 𝑉 𝑅 25 45 𝑰 𝟓 𝟓𝟔 𝑨 6 Três lâmpadas idênticas de 600 W e 120 V estão conectadas em uma fonte de alimentação de 120 V como mostra a Figura abaixo Supondo que a resistência elétrica de cada lâmpada seja constante embora na verdade a resistência possa aumentar significativamente com a corrente determine a a potência total fornecida pela fonte e b a diferença de potencial em cada lâmpada 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝒂𝟒𝟎 𝑾 𝒃𝑽𝟏 𝟖𝟎 𝑽 𝑽𝟐 𝑽𝟑 𝟒𝟎 𝑽 a 𝑃 𝑉2 𝑅 𝑅 𝑉2 𝑃 1202 60 240 Ω 𝑅𝑒𝑞23 1 𝑅2 1 𝑅3 1 2 240 1 120Ω 𝑅𝑒𝑞123 𝑅1 𝑅𝑒𝑞23 𝑅𝑒𝑞123 240 120 360 Ω 𝑃 𝑉2 𝑅𝑒𝑞123 1202 360 𝑷 𝟒𝟎 𝑾 b 𝑉 𝑅𝑒𝑞123 𝐼 𝐼 𝑉 𝑅𝑒𝑞123 120 360 033 𝐴 𝑉1 𝑅1 𝐼 240033 80 𝑉 𝑉2 𝑉3 𝑉𝑓 𝑉1 𝑽𝟐 𝑽𝟑 𝟒𝟎 𝑽 7 Para o circuito indicado na Figura ao lado determine a leitura do amperímetro considerado como ideal considerando que a bateria tenha uma resistência interna de 326 Ω Não mostrada na figura 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝟕𝟔𝟗 𝒎𝑨 𝐼 𝑉 𝑅𝐼 𝑉 326 18 1125 𝐼 𝑉 3251 𝐼 𝑉 3251 𝐼 𝑅𝑒𝑞 1 15 1 45 1 𝑅𝑒𝑞 1125 Ω 25 3251 𝐼 𝑰 𝟎 𝟕𝟕 𝑨 8 Uma lâmpada possui somente dois filamentos porém apresenta três posições de operação com diferentes brilhos fraco médio e forte a Uma dada lâmpada com três intensidades é conectada a uma fonte de 120 V e pode dissipar 60 W 120 W ou 180 W Descreva como os dois filamentos são dispostos no bulbo nas três posições de operação e calcule a resistência de cada filamento b Suponha que o filamento com resistência mais elevada se queime Qual é a potência dissipada em cada uma das três posições de operação Qual deve ser o brilho fraco médio ou forte em cada uma das três posições de operação c Repita o item b supondo que o filamento com resistência menor se queime 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂𝒔 𝒂𝑬𝒎 𝒑𝒂𝒓𝒂𝒍𝒆𝒍𝒐 𝟐𝟒𝟎 𝜴 𝒆 𝟏𝟐𝟎 𝜴 𝒃𝒎é𝒅𝒊𝒐 𝒎é𝒅𝒊𝒐 𝒆 𝒐 𝒇𝒓𝒂𝒄𝒐 𝒏ã𝒐 𝒇𝒖𝒏𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒓á 𝒄𝒇𝒓𝒂𝒄𝒐 𝒇𝒓𝒂𝒄𝒐 𝒆 𝒐 𝒎é𝒅𝒊𝒐 𝒏ã𝒐 𝒇𝒖𝒏𝒄𝒊𝒐𝒏𝒂𝒓á 𝑉 120 𝑉 𝑃𝑓𝑟𝑎𝑐𝑜 60 𝑊 𝑅𝑒𝑞 𝑉2 𝑃 1202 60 240 Ω 𝑃𝑚é𝑑𝑖𝑜 120 𝑊 𝑅𝑒𝑞 𝑉2 𝑃 1202 120 120 Ω 𝑃𝑓𝑜𝑟𝑡𝑒 180 𝑊 𝑅𝑒𝑞 𝑉2 𝑃 1202 180 80 Ω Testando as possíveis ligações 𝑅𝑒𝑞𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 80 120 200 𝑅𝑒𝑞𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑒𝑙𝑜 1 240 1 120 1 80 Portanto o circuito está em paralelo b Não tem mais 240 Ω 𝐶ℎ𝑎𝑣𝑒 1 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑎 𝑒 𝑐ℎ𝑎𝑣𝑒 2 𝑎𝑏𝑒𝑟𝑡𝑎 Potência de 120 W potência média Chave 1 aberta e chave 2 fechada Nada funciona circuito aberto Chave 1 fechada e chave 2 fechada Potência de 120 W potência média c 𝑁ã𝑜 𝑡𝑒𝑚 𝑚𝑎𝑖𝑠 120 Ω Chave 1 fechada e chave 2 aberta Nada funciona circuito aberto Chave 1 aberta e chave 2 fechada Potência 60 W Potência baixa Chave 1 fechada e chave 2 fechada Potência 60 W Potência baixa 9 Qual é a energia consumida em duas horas por uma resistência elétrica de 400Ω quando a0 diferença de potencial aplicada à resistência é 900 V 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝟏𝟒𝟔 𝒌𝑱 𝑈 𝑅 400Ω 𝑉 90 𝑉 𝑡 2ℎ 𝑃 𝑉2 𝑅 𝑃 𝑈 𝑡 𝑈 𝑡 𝑉2 𝑅 𝑈 𝑉2 𝑅 𝑡 902 400 2 405 𝑊ℎ 𝑜𝑢 𝑈 902 400 7200 𝟏𝟒𝟓𝟖𝟎𝟎 𝑱 10 Os faróis de um carro em movimento exigem 10 A de corrente elétrica de um alternador de 12 V o qual é acionado pelo motor Considerando uma eficiência de 80 para o alternador ou seja o alternador consegue converter 80 da energia mecânica recebida em energia elétrica calcule a potência que o motor deve desenvolver para que os faróis permaneçam acesos 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝟏𝟓𝟎 𝑾 𝐼 10 𝐴 𝑉 12 𝑉 𝐹𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 80 𝑃𝑓𝑎𝑟𝑜𝑙 𝑉𝐼 1210 120 𝑊 120 𝑊 80 𝑃𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 100 𝑃𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 120 100 80 𝑷𝒈𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓 𝟏𝟓𝟎 𝑾 11 A figura abaixo ilustra uma das razões pelas quais é perigoso se abrigar debaixo de uma árvore durante uma tempestade elétrica Se um relâmpago atinge a árvore parte da descarga pode passar para a pessoa especialmente se a corrente que atravessa a árvore atingir uma região seca da casca e por isso tiver que atravessar o ar para chegar ao solo Na figura parte do relâmpago atravessa uma distância d no ar e chega ao solo através da pessoa que possui uma resistência desprezível em comparação com a do ar O resto da corrente viaja pelo ar paralelamente ao tronco da árvore percorrendo uma distância h Se dh 0400 e a corrente total é I 5000 A qual é o valor da corrente que atravessa a pessoa 𝑹𝒆𝒔𝒑𝒐𝒔𝒕𝒂 𝟑 𝟓𝟕 𝒌𝑨 𝑉1 𝑉2 𝑅1𝐼1 𝑅2𝐼2 𝜌𝐿1 𝐴 𝐼1 𝜌𝐿2 𝐴 𝐼2 𝑑𝐼1 ℎ𝐼2 𝑑 ℎ 𝐼1 𝐼2 04𝐼1 𝐼2 Mas 𝐼 𝐼1 𝐼2 04 𝐼1 𝐼 𝐼1 04 𝐼1 1 𝐼1 5000 14 𝐼1 5000 𝐼1 5000 14 𝑰𝟏 𝟑𝟓𝟕𝟏 𝟒𝟐 𝑨