Lista de Exercícios Resolvidos - Física III - Circuitos Elétricos e Geradores

5ª LISTA DE EXERCÍCIOS FÍSICA III 01 No circuito da figura abaixo podemos observar um gerador de fem igual a 120 V e de resistência interna igual 20 Ω conectado a um resistor R 40 Ω Determine a a corrente que atravessa o circuito b a tensão nos terminais do gerador c a queda de tensão no resistor d a potência dissipada por efeito Joule no resistor e o rendimento do gerador 02 Considere o circuito abaixo Determine a ddp entre os pontos Q e P VQ VP 03 Uma bateria como as de automóveis com fem de 12 V e resistência interna de 05 Ω tem conectado a seus terminais um resistor de 45 Ω Determine a a energia química transformada em energia elétrica durante 2 minutos b a energia elétrica dissipada em calor no resistor durante 2 minutos 04 No circuito esquematizado abaixo determine o potencial no ponto B e no ponto C 05 No circuito abaixo determine as correntes em cada ramo do Circuito e as ddp entre os pontos B e C e entre os pontos A e C 06 No circuito abaixo determine o potencial nos pontos A B C e D Considere VE 0 07 Um gerador de corrente continua tem fem constante igual 130 V e resistência interna 20 Ω Aos seus poIos ligase em paralelo um motor elétrico de fcem de 90 V e resistência interna 10 Ω e um resistor com resistência R 200 Ω Desprezandose as resistências dos fios de ligação determine a as intensidades de correntes que percorrem os diversos ramos do sistema b a tensão entre os terminais do gerador aquela aplicada ao motor e aquela aplicada ao resistor c os rendimentos elétricos do gerador e do motor 08 Um gerador de corrente contínua de fem 110 V e resistência interna 1 Ω fornece a um circuito que consiste em um resistor de 10 Ω mergulhado num recipiente de capacidade térmica desprezível que contém 24 kg de água a 15 C Determine o tempo gasto para a água atingir 55 C Considere 1 cal 42 J e cágua 1 calgC 09 No circuito da figura abaixo a bateria é ideal e tem ddp de 36 V Com a chave K aberta o amperímetro A assinala uma corrente i Com a Chave K fechada a leitura é 2i Calcule o valor da resistência x 10 No circuito da figura determine o valor da resistência R de modo que o amperímetro A apresente a mesma leitura quando as chaves C1 e C2 estão simultaneamente ligadas ou desligadas 11 No circuito da figura abaixo o reostato AB está munido do cursor C sendo a resistência entre A e B igual a 40 Ω a qual a corrente no gerador quando o cursor está em B b em que posição deverá ser colocado o cursor para que a corrente no gerador seja metade daquela encontrada na situação anterior 12 No circuito abaixo determinar as leituras do Voltímetro V e dos amperímetros A1 e A2 13 No circuito da figura abaixo determinar a a leitura no Amperímetro A a leitura do Voltímetro V 14 Nos circuitos abaixo verificar se existe a conservação da potência total a b c 15 No circuito abaixo VAB é igual a zero Determinar o valor de R Respostas 01 a2A b80V c 80V d 160W e 667 02 VQ VP 11V 03 a 3456 J b 3110 J 04 VB 50V VC 15V 05 i1 1210 A i2 473 A i3 736 A VBC 547V VAC 331V 06 VA 12V VB 132V VC 48V VD 6V 07 a i1 15 A i2 10 A i3 05 A bVger10V Vrec10V cηger 77 ηrec 90 08 4032 s ou 672 min 09 x 6 Ω 10 R 241 Ω 11 a i2A b R20 Ω 12 V 40V i1 5A i2 3A 13 i12A V 24V 14 aP128W SIM b P268W SIM cP59W SIM 15 R396 Ω EX Complementares Lista de Exercícios Geradores e Receptores 01 A i Σε ΣR i 120 20 40 i 2 A B V ε πi V 120 202 V 80 V C V Ri V 402 V 80 V D P Ri² P 40 2² P 160 W E n V ε n 80 120 n 6667 02 i Σε ΣR i 18 5 3 1 2 2 i 2 A Assim VQ 18 2i 3 VP VQ VP 2 i 15 VQ VP 2 2 15 VQ VP 11 V 03 Dados ε 12 V R 45 Ω π 05 Ω Temos A Sendo que a potencia química transformada em eletrica vale P εi então pf calculala precisamos inicialmente obter a corrente i i Σε ΣR 12 45 05 i 24 A logo P εi P 1224 P 28 8 W Podemos agora calcular a energia transformada no gerador durante 2 min Pf WΔt E Δt E P Δt E 288120 E 3456 J B A potência elétrica dissipda pelo resistor é dada por Pd Ri² Pd 4524² Pd 259 W Assim a energia transformada em calor durante 2 minutos Pd WΔt EΔt E 2592 120 E 31104 J 04 Temos i Σε ΣεR i 100 10 20 2 1 1 2 i 15A Assim VD 1i VC VD VC 1i VC 115 VC 15 V Logo VC 20 1i VB 15 20 15 VB VB 50 V 05 A 100V 1Ω B i3 1Ω 50V 10Ω 1Ω 1Ω 50V 50V 100V No i1 i2 i3 α 100 1i1 1i2 50 1i1 100 10i1 0 β 50 1i2 1i3 50 20i3 50 0 i1 i2 i3 0 12i1 1i2 0i3 150 0i1 1i2 21i3 150 i1 1210 A i2 473A i3 736 A Logo VB 1i2 50 VC VB VC 50 1i2 VBC 50 1473 VBC 5473 V VA 10i1 100 1i1 VC VA VC 100 11i1 VA VC 100 111210 VAC 331 V 06 E 2Ω A VE0 6V 6V 12V 2Ω 8Ω i1 i2 i3 i3 i1 i2 i3 0 i1 i2 i3 0 6 2i1 6 6i2 2i1 0 4i1 6i2 0i3 12 8i3 12 6i2 6 0 0i1 6i2 8i3 18 i1 058A i2 161A i3 104A Assim VA 2i1 VE 0 VA 2i1 VA 2058 VA 116V VE 6 VD VD 6V VB 1316V Vo 2i1 VC 6 2058 VC VC 484V VC 8i3 VB 07 2Ω 1Ω 20Ω 13V 9V i3 i2 i1 A i1 i2 i3 0 i1 i2 i3 0 13 2i1 i1 9 0 2i1 i2 0i3 4 9 2i2 20i3 0 0i1 i2 20i3 9 i1 15A i2 10A i3 05A B V ε ni V ε ni V 13 2 15 V 9 1 1 V 10V gerador V 10V receptor c gerador η Vε 1013 η 77 Receptor η εV 910 η 90 08 Cálculo da corrente i ΣεΣR i 11011 i 10A Cálculo da potência dissipada P Ri2 P 10 102 P 1000W Quantidade de calor p aquecer a H2O Q mcΔT Q 240015515 Q 96000 cal 1 cal 42 J 96000 cal x x Q 403200 J Cálculo do tempo aquecimento P wQ Δt 1000 403200Δt Δt 4032 s ou 672 min 09 Com a chave aberta temos Assum i ε R i 36 12x i 36x12 12x Com a chave fechada temos Obs 12x 4 12x 48x 12x 48x 12x412x 12x 48x 16x48 72x 4x12 Assum i ε R 2i 36 12x 4x12 36 12x 4x12 2i i 184x12 12x II Igualandose I c II Vem 36x1212x 184x1212x 2x12 4x12 2x12 x6Ω 10 40Ω 60Ω 10V Com C1 e C2 desligados temos i ε R i 10 4060100 i 005A Com C1 e C2 ligados temos Como o amperímetro A tem o mesmo valor I3 i I3 005A Logo Vxy 4013 Vxy 40005 Vxy 2 V Assim Vxy ê ni1 2 10 60i1 i1 013 A Temos i1 i2 i3 013 i2 005 i2 0083 A Portanto Vxy Ri2 2 R0083 R 241 Ω 11 A Quando o cursor esta em B temos o circuito i1 êε εR 20 10 i1 2 A B Com o cursor em C temos o circuito Devemos ter i2 i12 i2 22 i2 1A Logo i2 20 20R R 20 10 1 20 20R R 20 10 20R R 20 10 R 20 Ω 12 Temos i iB i2 i 100V 20Ω A 8Ω 30 Ω 100V i εε εR 100 20 i 5 A VBC Ri VBC 125 VBC 60 V VBC Ri1 60 20i1 i1 3 A VAB Ri VAB 85 VAB 40 V 13 A i E E 24 12 1 2 6 1 i 12 A B VCD Req i VCD 2 12 VCD 24 V 14 A NÓ i1 i2 i3 α 14 i1 01 i1 3 10 05 i2 0 β 05 i2 10 15 1 i3 95 i3 0 i1 i2 i3 0 15 i1 05 i2 0 i3 13 0 i1 05 i2 105 i3 25 D 1 1 1 15 05 0 0 05 105 2175 0 0 1575 525 0 075 D1 0 1 1 13 05 0 25 05 105 1305 125 0 1365 0 0 65 i1 1305 2175 i1 6 A Ansm 15 i1 05 i2 13 15 6 1 05 i2 13 9 05 i2 13 i2 8 A i1 i2 i3 0 i3 i1 i2 i3 i2 i1 i3 8 6 i3 2 A Potência Fornecida P1F 3 6 10 8 15 2 P1F 128 W Potência Consumida P1C 15 62 05 82 105 22 P1C 54 32 42 P1C 128 W 14 B 2º circuito 1Ω 1Ω No i1 i2 i3 i1 i2 i3 0 α 1 i1 4 2i2 11 2 0 2i1 2i2 0i3 2 β 2i2 4 i3 i3 4 0 0i1 2i2 2i3 0 i1 066 A i2 033 A i3 033 A Potência total fornecida PTF PTF 4033 4033 PTF 268 W Potência total consumida PTC PTC 2066 20662 20332 20332 PTC 268 W Existe a cons da Potência total 14 c 3º circuito 7V No i1 i2 i3 i1 i2 i3 0 α 10 3i2 14 2i1 0 2i1 3i2 0i3 4 β 14 3i2 5i3 7 0 0i1 3i2 5i3 21 i1 1A i2 2A i3 3A corrigir o sentido do corrente no circuito acima PT F 59W PT C 59W Existe a cons da PT San Remo 15 Temos VA 20 R i3 VB R i3 20 i1 i2 i3 i1 i2 i3 0 120 15i1 10 12i2 0 15i1 12i2 0i3 120 5i3 20 R i3 12i2 10 0 20 0i1 12i2 5i3 10 Assim i1 632A i2 127A i3 505A Logo R i3 20 R 505 20 R 396 Ω