Lista 4 Física3-2022 2

UNIVERSIDADE TECNOL´OGICA FEDERAL DO PARAN´A - CAMPUS TOLEDO F´ISICA III LISTA IV 1) Como as resistˆencias do cobre e do sil´ıcio variam com a temperatura? Por que estes materiais se compor- tam de modo diferente? 2) O sentido da corrente em uma bateria ´e sempre do terminal negativo para o positivo? Explique. 3) Quando a diferen¸ca de potencial em um determinado condutor ´e dobrada, a corrente apresenta um aumento por um fator de trˆes. O que podemos concluir sobre esse condutor? 4)Suponha que um paraquedista pouse em um fio de alta tens˜ao e segure nele enquanto aguarda para ser resgatado. (a) Ele ser´a eletrecutado? (b) Se o fio se romper, ele deve continuar a segurar no fio at´e cair no ch˜ao? Explique. 5) Em um certo tubo de raios cat´odicos, a corrente medida do feixe ´e de 30,0 µA. Quantos el´etrons atingem a tela do tubo a cada 40,0s? 6) Um fio de alum´ınio com uma ´area de se¸c˜ao transversal igual a 4,0 × 10−6 m2 conduz uma corrente de 5,0A. A densidade do alum´ınio ´e 2, 70g/cm3. Suponha que cada el´etron de alum´ınio forne¸ca um el´etron condutor por ´atomo. Encontre a velocidade de deriva dos el´etrons no fio. 7) Uma esfera com uma carga q gira em um circulo no final de uma corda isolante. A frequˆencia angular ´e ω. Qual corrente media esta carga girat´oria representa? 8) Uma diferen¸ca de potencial de 0,900 V ´e mantida em um fio de tungstˆenio de 1,5 m de comprimento que possui uma ´area de se¸c˜ao transversal de 0,600 mm2. Qual ´e a corrente no fio? 9)Uma haste de alum´ınio tem resistˆencia de 1,234 Ω a 20 0C. Calcule a resistˆencia da haste a 1200C, considerando as varia¸c˜oes na resistividade e nas dimens˜oes da haste. O coeficiente de expans˜ao linear do alum´ınio ´e 24,0 × 10−6 (0C)−1. 10) Se a corrente carregada por um condutor for dobrada, o que acontecer´a com (a) a densidade dos portadores de carga? (b) A debsidade de corrente? (c) a velocidade de deriva dos el´etrons? (d) o intervalo de tempo m´edio entre as colis˜oes? 11) Se o m´odulo da velocidade vetorial de deriva dos el´etrons livres em um fio de cobre for 7,84 × 10−4, qual ser´a o campo el´etrico no condutor? 12)Uma lˆampada fluorescente econˆomica de 11,0 W foi projetada para produzir a mesma ilumina¸c˜ao de uma lˆampada incandescente convencional de 40,0 W. Suponha um custo de $ 0,110/kWh para a energia da companhia el´etrica, quanto dinheiro o usu´ario da lˆampada econˆomica poupa durante 100 h de uso? 13) A diferen¸ca de potencial de um neurˆonio em repouso no corpo humano ´e de cerca de 75,0 mV e conduz uma corrente el´etrica de cerca de 0,200 mA. Quanta potˆencia o neurˆonio libera? 14) Um cilindro met´alico carregado, de 5 cm de raio, desloca-se ao longo de seu eixo com uma velocidade constante de 10cm/s. O campo el´etrico radial produzido pelas cargas, na superf´ıcie lateral do cilindro, ´e de 500 V/cm. Qual ´e a intensidade da corrente devida ao movimento do cilindro? 15) A lampadinha de uma lanterna alimentada por uma bateria de 9V tem um filamento de tungstˆenio, cuja resistˆencia `a temperatura ambiente (20oC) ´e de 4,5Ω. Quando acesa, dissipa uma potˆencia de 1,5 W. Calcule a 1 temperatura do filamento, sabendo que o coeficiente de temperatura da resistividade do tungstˆenio ´e α = 4,5 × 10−3. 16) O campo el´etrico m´edio na atmosfera, perto da superf´ıcie da terra, ´e de 100V/m; dirigido para a terra. A corrente m´edia de ´ıons que atinge a totalidade da superf´ıcie da terra ´e de 1800 A. Supondo que a distribui¸c˜ao da corrente ´e isotr´opica, calcule a condutividade do ar na vizinhan¸ca da terra. 17) A condutividade de um cilindro de comprimento l e ´area de se¸c˜ao transversal S cresce linearmente com a distˆancia, assumindo o valor σ0 numa extremidade e σ1 na outra. Calcule a resistˆencia total do cilindro. 18) Dois fios condutores A e B de mesmo comprimento e raio est˜ao conectados `a mesma diferen¸ca de potencial. O condutor A tem o dobro da resistividade do B. Qual a raz˜ao entre a potˆencia transmitida a A e a potˆencia transmitida a B? 19) Uma torradeira tem 600 W de potˆencia, quando conectada a uma fonte de 120V. Qual ´e a corrente que a torradeira conduz e qual ´e a sua resistˆencia? 20) Um carro totalmente el´etrico foi projetado para funcionar com um banco de baterias de 12,0 V com armazenamento de energia total de 2,00 × 107 J. Se o motor el´etrico utiliza 8,00 kW quando o carro se move em uma velocidade constante de 20,0 m/s, (a) qual ´e a corrente fornecida para o motor? (b) qual ´e a distˆancia m´axima que o carro poderia alcan¸car abtes de a bateria se descarregar? 21) Uma bateria tem fem de 15 V. A tens˜ao nos seus terminais ´e 11,6 V quando fornece 20,0 W de potˆencia a um resistor de carga externo R. (a) Qual o valor de R? (b) Qual ´e a resistˆencia interna da bateria? 22)Duas pilhas de 1,5 V s˜ao inseridas em s´erie em uma lanterna (seus terminais na mesma dire¸c˜ao). Uma tem resistˆencia interna de 0,255 Ω e a outa, 0,153 Ω. Quando a chave ´e fechada, a lˆampada transposta uma corrente de 600 mA. (a) Qual ´e a resistˆencia da lˆampada? (b) Qual fra¸c˜ao da energia qu´ımica transformada aparece como energia interna nas baterias? 23) Uma bateria de autom´ovel tem fem de 12,6 V e resistˆencia interna de 0,0800 Ω. Os far´ois, juntos, tem resistˆencia equivalente a 5,0 Ω (constante). Qual ´e a diferen¸ca de potencial nas lˆampadas dos far´ois (a) quando forem a ´unica carga sobre a bateria, e (b) quando o motor de partida for acionado, exigindo 35,0 A a mais da bateria? 2