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ELETRICIDADE - [Resolvidas] [27]
ELETRICIDADE - [Resolvidas] [27]

ELETRICIDADE

Professor David

 

QUESTÕES DE VESTIBULARES

ELÉTRICA

01)  (FUVEST) O arranjo experimental representado na figura é formado por uma fonte de tensão F, um amperímetro A, um voltímetro V, três resistores, R1, R2e R3, de resistências iguais, e fios de ligação.

Quando o amperímetro mede uma corrente de 2 A, e o voltímetro, uma tensão de 6 V, a potência dissipada em R2 é igual a

A) 4W

B) 6W

C) 12 W

D) 18 W

E) 24 W

Note e adote:

A resistência interna do voltímetro é muito maior que a dos resistores (voltímetro ideal). As resistências dos fios de ligação devem ser ignoradas.

 

Resolução:

Os resistores Re R2 estão ligados em série e ligados juntos em paralelo com o resistor R3. A resistência equivalente entre os resistores em série, sabendo que todos são iguais (R), será:

R' = R1 + R2

R' = R + R

R' = 2R

Como as resistências R' e R3 estão em paralelo, a resistência equivalente (R'') pode ser determinada pelo produto pela soma, de forma que:

R'' = (R'.R3) ÷ (R' + R3)

R'' = (2R.R) ÷ (2R + R)

R'' = 2R2 ÷ 3R

R'' = ⅔R

Como a corrente total é 2 A, podemos encontrar a ddp total pela primeira lei de Ohm.

U = R.i

U = ⅔R . 2

U = 4/3 R

Aplicando a primeira lei de Ohm sobre o resistor R3, temos:

U = R3 . i

4/3 R = R . i

i = 4/3 A

Assim, a corrente que passa pelos resistores R1 e R2 é dada por:

2 = 4/3 + i

i = 2 – 4/3

i = ⅔ A

Como os resistores são iguais, a tensão sobre R1 e R2 é a mesma, logo, a potência é dada por:

P = U.i

P = 6 . ⅔

P = 4 w.

Alternativa: A

 

02) (UFU) Comumente se ouve falar dos perigos da alta voltagem em dispositivos elétricos. Todavia, uma alta voltagem pode não significar uma grande quantidade de energia se

A) o potencial elétrico envolvido for constante.

B) a quantidade de carga envolvida for baixa.

C) o campo elétrico envolvido for uniforme

D) a força elétrica envolvida for baixa.

 

Resolução:

O perigo da alta voltagem está na quantidade de cargas elétricas que podem danificar tecidos humanos em caso de choque elétrico.

Alternativa: B

 

03) Em uma residência onde moram quatro pessoas há um chuveiro de potência 6 kW. Sabendo que cada morador toma dois banhos por dia de aproximadamente 10 min cada e que o chuveiro sempre permanece na posição inverno, determine a energia consumida pelo equipamento em kWh ao fim de 1 mês.

A) 640

B) 280

C) 100

D) 120

E) 240

 

Resolução:

O tempo que o chuveiro permanece ligado a cada mês (30 dias) pode ser dado por:

Δt = 4 pessoas X 10 min X 2 banhos X 30 dias

Δt = 2400 min ÷ 60 = 40 h

Sabendo que a energia consumida é o produto do tempo de funcionamento pela potência do equipamento, podemos escrever:

E = P . Δt

E = 6 kW. 40H

E = 240 kWh

Alternativa: E

 

04) A respeito da geração de energia elétrica por meio das hidroelétricas, marque a alternativa correta.

A) A água deve ser armazenada o mais distante possível das turbinas para que possa existir a possibilidade de alta velocidade com força suficiente para girar as turbinas.

B) A água gira as turbinas para que, por meio do fenômeno da indução eletromagnética, a energia elétrica possa ser gerada.

C) Quanto mais alta for a barragem da hidroelétrica, menor será a energia potencial gravitacional e maior será a velocidade dada à água para girar as turbinas.

D) No Brasil, as únicas formas de geração de energia são as hidroelétricas e as termoelétricas.E) Todas as alternativas estão incorretas.

 

Resolução:

A queda d'água fornece energia cinética à água, que, ao girar as turbinas, proporciona movimento relativo entre bobinas e ímãs, gerando eletricidade por meio do fenômeno da indução eletromagnética.

Alternativa: B

 

05) (IFSP) Ao entrar em uma loja de materiais de construção, um eletricista vê o seguinte anúncio:

ECONOMIZE: Lâmpadas fluorescentes de 15 W têm a mesma luminosidade (iluminação) que lâmpadas incandescentes de 60 W de potência.

De acordo com o anúncio, com o intuito de economizar energia elétrica, o eletricista troca uma lâmpada incandescente por uma fluorescente e conclui que, em 1 hora, a economia de energia elétrica, em kWh, será de

A) 0,015.

B) 0,025.

C) 0,030.

D) 0,040.

E) 0,045.

 

Resolução:

Da equação do consumo de energia temos:

E = P x Δt

EFLUORECENTE = 0,015x1 = 0,015

EINCANDECENTE = 0,060x1 = 0,060

Economia = 0,060 – 0,015 = 0,045

As potências foram divididas por 1000, sendo transformadas em Kw.

Alternativa: E

 

06) (PUC MG) A geração de energia elétrica através da luz se dá pelo uso de células fotossensíveis, chamadas de células solares fotovoltaicas. As células fotovoltaicas em geral são constituídas de materiais semicondutores, com características cristalinas e depositadas sobre sílica. Essas células, agrupadas em módulos ou painéis, compõem os painéis solares fotovoltaicos. A quantidade de energia gerada por um painel solar é limitada pela sua potência, ou seja, um painel de 145 W, com seis horas úteis de sol, gera aproximadamente 810 Watts por dia.

Fonte http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm

Assinale o número de horas em que o painel acima consegue manter acesa uma lâmpada fluorescente de 9 Watts.

A) 9 h

B) 18 h

C) 58 h

D) 90 h

 

Resolução:

Em um dia, o consumo da lâmpada fluorecente é :

E = P x Δt

E = 9 x 24 = 216 W.h

A produção de energia diária do painel é:

E = P x Δt

E = 810 x 24 = 19.440 Wh

Então, dividindo a energia total produzida pelo painel pelo gasto da lâmpada teremos um total de 90 h.

Alternativa: D

 

07) Determine a energia consumida mensalmente por um chuveiro elétrico de potência 4000W em uma residência onde vivem quatro pessoas que tomam, diariamente, 2 banhos de 12 min.

Dê sua resposta em Kwh.

A) 192

B) 158

C) 200

D) 300

E) 90

 

Resolução:

Da equação da energia consumida temos que

E = P x Δt

Sabendo que são 8 banhos com duração total de 96 min (1,6h) e considerando os 30 dias do mês, temos:

E = 4000 . 1,6 . 30 = 192.000 = 192 Kwh

Alternativa: A

 

08) Sobre um resistor de 100 Ω passa uma corrente de 3 A. Se a energia consumida por este resistor foi de 2Kwh, determine aproximadamente quanto tempo ele permaneceu ligado à rede.

A) 15h

B) 1,5h

C) 2h

D) 3 h

E) 6h

 

Resolução:

Da equação da energia consumida temos que

E = P x Δt

Potência pode ser definida como

P = R.i2

Portanto:

E = R.i2 . Δt

2000 w.h = 100 . 32 . Δt

2000 w.h = 900 w . Δt

Δt = 2,2h

Alternativa: C

 

 

MAIS QUESTÕES [CONTINUAÇÃO]

Exemplo - 1:

(Enem) Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada:

ONÇALVES FILHO, A.; BAROLLI, E. Instalação Elétrica: investigando e aprendendo.  São Paulo: Scipione, 1997 (adaptado). (Foto: Reprodução/Enem)

Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?

A) (1), (3), (6)

B) (3), (4), (5)

C) (1), (3), (5)

D) (1), (3), (7)

E) (1), (2), (5)

 

Resolução

Na verdade a lâmpada é uma resistência. Todavia é importante perceber que tanto sua base, quanto sua  rosca precisam estar conectadas aos polos (negativos e positivos) da bateria (pilha). Isso ocorre nas situações 1), 3) e 7).

Alternativa: D

 

Exemplo - 2:

(PUC-RIO 2009) – No circuito apresentado na figura, onde V = 12 V, R1 = 5 Ω, R2 = 2 Ω, R3 = 2 Ω, podemos dizer que a corrente medida pelo amperímetro A colocado no circuito é:

  

A) 1 A

B) 2 A

C) 3 A

D) 4 A

E) 5 A

 

Resolução:

R1 = 5 Ω

R2= 2 Ω

R3 = 2 Ω

U = 12 V

 

Observação: Esse circuito é um circuito misto. Acharemos primeiro e resistência equivalente no trecho em paralelo. R2  e R3.

Aplicando o produto pela somas entre R2  e R3 temos: 2 . 2 / 2 + 2   →    REquivalente = 1 Ω

Agora quem temo um circuito em serie e resistência equivalente é a soma das resistências do circuito.

RTotal = RE + R1   →     1 + 5 = 6 Ω

RTotal = 6 Ω

U = R . i

12 = 6 . i

12 / 6 = i

i = 2 A

Alternativa: B

 

Exemplo - 3:

 

(Enem) Um eletricista analisa o diagrama de uma instalação elétrica residencial para planejar medições de tensão e corrente em uma cozinha. Nesse ambiente existem uma geladeira (G) , uma tomada (T) e uma lâmpada (L), conforme a figura. O eletricista deseja medir a tensão elétrica aplicada à geladeira, a corrente total e a corrente na lâmpada. Para isso, ele dispõe de um voltímetro (V) e dois amperímetros (A).

Para realizar essas medidas, o esquema da ligação desses instrumentos está representado em:

Resolução:

Para que o voltímetro faça a leitura correta este deve ser colocado em paralelo aos pontos aos quais se quer saber a diferença de potencial (voltagem). No caso do amperímetro, este deve ser colocado em série no local onde se deseja encontrar a intensidade da corrente elétrica. Neste caso, o voltímetro deve ser ligado em paralelo à geladeira, conectado entre fase e um neutro. O amperímetro para medir a corrente elétrica da lâmpada deve ser ligado em série com a lâmpada e para medir a corrente total deve ser ligado em série ao circuito.

(A)       (B)        (C)   

    D)        (E) 

Alternativa: E

 

Exemplo - 4:

(Enem/2015) Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico. “O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos” — pensou.

Símbolos adotados:

Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?

 

Resolução:

As tomadas devem ser ligadas  em paralelo e submetidas à tensão nominal da rede elétrica. O interruptor é ligado em série com a lâmpada e quando fechado, ela fica em paralelo com as tomadas e, portanto, submetida à tensão nominal da rede. Quando o interruptor é aberto, desliga-se a lâmpada, sem alterar a ligação das tomadas com a rede.

Alternativa: E

 

Exemplo - 5:

 

(Enem/2014) Um sistema de iluminação foi construído com um circuito de três lâmpadas iguais conectadas a um gerador (G) de tensão constante. Esse gerador possui uma chave que pode ser ligada nas posições A ou B.

Considerando o funcionamento do circuito dado, a lâmpada 1 brilhará mais quando a chave estiver na posição

A) B, pois a corrente será maior nesse caso.
B) B, pois a potência total será maior nesse caso.
C) A, pois a resistência equivalente será menor nesse caso.
D) B, pois o gerador fornecerá uma maior tensão nesse caso.
E) A, pois a potência dissipada pelo gerador será menor nesse caso.

 

Resolução:
Com a chave em A, temos o circuito:

 

Seja R a resistência elétrica de cada lâmpada e E a fem do gerador. As lâmpadas 1 e 3 serão percorridas por correntes elétricas de mesma intensidade: 

i1 = i3 = E/R. 

A resistência equivalente da associação de lâmpadas é igual a R/2.

Vamos agora analisar o circuito, com a chave em B:

A resistência equivalente da nova associação é igual a R / 2  + R = 3R / 2.

iB = E / (3R / 2) =2E / 3R

A intensidade da corrente que percorre o gerador será: . Esta corrente é a mesma que percorre a lâmpada 2 : i2 = iB

A tensão elétrica nas lâmpadas 1 e 3 é dada por :

U = (R / 2) . iB = (R / 2) . (2E / 3R) = E / 3. 

Assim, as lâmpadas 1 e 3 serão percorridas por correntes de mesma intensidade:

i'1 = i'3 = E / 3R


Da análise dos circuitos, concluímos que quando chave está em A  a lâmpada 1 é percorrida por corrente elétrica de maior intensidade (i1 > i'1) e portanto dissipa maior potência, brilhando mais. Isso ocorre pois a resistência equivalente da associação de lâmpadas no circuito com a chave em A (R / 2) é menor do que a resistência equivalente da associação de lâmpadas no circuito com a chave em B (3R / 2) .

Resposta: C

 

Exemplo - 6:

(U.E. Londrina-PR) Pela secção reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em ampères, é igual a:

A) 0,08
B) 0,20
C) 5,00
D) 7,20
E) 120

 

Resolução:

i = ?

|q| = 12C

t = 60 s

 

i = |q| / t

i = 12 /60

i = 0,20 A

Alternativa: B

 

Exemplo – 7:

(U.E. Maranhão) Uma corrente elétrica com intensidade de 8,0 A percorre um condutor metálico. A carga elementar é |e| = 1,6.10-19 C. Determine o tipo e o número de partículas carregadas que atravessam uma secção transversal desse condutor, por segundo, e marque a opção correta:

A) Elétrons; 4,0.1019  partículas
B) Elétrons; 5,0.1019 partículas
C) Prótons; 4,0.1019   partículas
D) Prótons; 5,0.1019   partículas
E) Prótons num sentido e elétrons no outro; 5,0.1019   partículas

 

Resolução:

i = 8,0

|q| = ?

t = 1 s

 i = |q| / t

8,0 = |q| / t

8,0 = |q| / 1

|q| = 8,0 C

 

|q| = 8

e = 1,6 . 10-19

n = ?

 

q = n . e

8 = n . 1,6 .10-19

n = 8 / 1,6 .10-19

n = 5 .10-19

Alternativa: B

 

Exemplo – 8:

(AFA) Num fio de cobre passa uma corrente contínua de 20 A. Isso quer dizer que, em 5,0 s, passa por uma secção reta do fio um número de elétrons igual a: (e = 1,6 x 10-19 C)

A) 7,00 x 1020

B) 3,25 x. 1020

C) 4,25 x 1020

D) 1,25 x 1020

E) 6,25 x 1020

 

Resolução:

i = 20,0

|q| = ?

t = 5 s

e = 1,6 . 10-19

 

i = |q| / t

20 = |q| / 5

20 . 5 = |q|

|q| = 100

 

e = 1,6 . 10-19

n = ?

e = 1,6 . 10-19

 

q = n . e

100 = n . 1,6 .10-19

n = 100 / 1,6 .10-19

n = 6,25 . 10-20

Alternativa: E

 

Exemplo – 9:

(UNITAU) Numa secção transversal de um fio condutor passa uma carga de 10 C a cada 2,0 s. A intensidade da corrente elétrica neste fio será de:

 

A) 10A

B) 5,0mA

C) 5,0A

D) 0,50A

 

Resolução:

i = ?

|q| = 10

t = 2 s

 i = |q| / t

i = 10 / 2

i  = 5,0 C

Alternativa: C

 

Exemplo – 10:

(PUC-RIO 2007) Ao aplicarmos uma diferença de potencial de 9,0 V em um resistor de 3,0 Ω, podemos dizer que a corrente elétrica fluindo pelo resistor e a potência dissipada, respectivamente, são:

A) 1,0 A e 9,0 W

B) 2,0 A e 18,0 W

C) 3,0 A e 27,0 W

D) 4,0 A e 36,0 W

E) 5,0 A e 45,0 W

 

Resolução:

R = 3,0

U = 9,0

i = ?

P = ?

 

R = U . i

3 = 9 . i

3i = 9  

i = 9 / 3

i = 3 A

 

P = 9 . 3

P = 27 W

Alternativa: C

 

Exemplo – 11:

(Enem/2016) Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações 220 V — 4 400 W a 6 800 W. Para a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria, com fios de diâmetro adequado e um disjuntor dimensionado à potência e à corrente elétrica previstas, com uma margem de tolerância próxima de 10%. Os disjuntores são dispositivos de segurança utilizados para proteger as instalações elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo.

Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser

A) 20 A.

B) B 25 A.

C) 30 A.

D) 35 A.

E) 40 A.

 

Resolução:

Menor potência

i = ?

U = 220 V

Pot = 4400 W

 Pot = U . i

4400 = 220 . i

4400 / 220 = i

i = 20 A

Maior potência

i = ?

U = 220 V

Pot = 6800 W

 Pot = U . i

6800 = 220 . i

6800 / 220 = i

i = 31 A

Observação: conforme as alternativas a corrente mais adequada é a corrente de 35 A

Resposta: D

 

Exemplo – 12:

(Enem/2016) Uma lâmpada LED (diodo emissor de luz), que funciona com 12 V e corrente contínua de 0,45 A, produz a mesma quantidade de luz que uma lâmpada incandescente de 60 W de potência.

Qual é o valor da redução da potência consumida ao se substituir a lâmpada incandescente pela de LED?

A) 54,6 W

B) 27,0 W

C) 26,6 W

D) 5,4 W

E) 5,0 W

 

Resolução:

i = 0,45

U = 12 V

Pot = ?

Pot = U . i

Pot = 12 . 0,45

Pot = 5,4 W

 60 – 5,4 = 54,6

Resposta: A

 

Exemplo – 13:

(Unesp/2015 – Sem figura) O poraquê é um peixe elétrico que vive nas águas amazônicas. Ele é capaz de produzir descargas elétricas elevadas pela ação de células musculares chamadas eletrócitos. Cada eletrócito pode gerar uma diferença de potencial de cerca de 0,14 V. Um poraquê adulto possui milhares dessas células dispostas em série que podem, por exemplo, ativar-se quando o peixe se encontra em perigo ou deseja atacar uma presa.

intensidade de corrente elétrica        dano biológico

até 10 mA..............................................       apenas formigamento

de 10 mA até 20 mA.............................         contrações musculares

de 20 mA até 100 mA...........................         convulsões e parada respiratória

de 100 mA até 3 A................................        fibrilação ventricular

acima de 3 A......................................          parada cardíaca e queimaduras graves

 

(José Enrique R. Duran. Biofísica: fundamentos

e aplicações, 2003. Adaptado.)

A corrente elétrica que atravessa o corpo de um ser humano pode causar diferentes danos biológicos, dependendo de sua intensidade e da região que ela atinge. A tabela indica alguns desses danos em função da intensidade da corrente elétrica. Considere um poraquê que, com cerca de 8 000 eletrócitos, produza uma descarga elétrica sobre o corpo de uma pessoa.

Sabendo que a resistência elétrica da região atingida pela descarga é de 6 000 Ω, de acordo com a tabela, após o choque essa pessoa sofreria

A) parada respiratória.

B) apenas formigamento.

C) contrações musculares.

D) fibrilação ventricular.

E) parada cardíaca.

 

Resolução:

Observação: 

1A = 1000 mA

U = 0,4 x 8000  →  1120 V

R = 6000 Ω

i = ?

U = R . i

1120 = 6000 . i

1120 / 6000 . i

i ≅  0,187 A

1A -------- 1000 mA

0,178A -------  x

1Ax = 0,187 . 1000

x ≅  187 mA

Alternativa: A

 

Exemplo – 14:

(Fuvest/2017) Na bateria de um telefone celular e em seu carregador, estão registradas as seguintes especificações:

BARERIA                              CARREGADOR                                           Note e adote:

1650 mAh                              Entrada AC: 110 – 240 V                              AC: corrente alternada;

3,7 V                                                           50 – 60 Hz                              DC: corrente contínua.

6,1 Wh                                                                0,2 V

                                               Saída DC: 5 V; 1,3 A

Com a bateria sendo carregada em uma rede de 127 V, a potência máxima que o carregador pode fornecer e a carga máxima que pode ser armazenada na bateria são, respectivamente, próximas de

A) 25,4 W e 5940 C.

B) 25,4 W e 4,8 C.

C) 6,5W e 21960 C.

D) 6,5W e 5940 C.

E) 6,1W e 4,8 C.

 

Resolução:

Carga elétrica máxima da bateria

Q = 1650 nAh    →     1,65A . 3600    →     5940C

U = 5

I = 1,3

P = U . i

P = 5 . 1,3

P = 6,5 W

Alternativa: D

 

Exemplo – 15:

(Fuvest/2017) Um objeto metálico, X, eletricamente isolado, tem carga negativa 5,0 x 10-12 C. Um segundo objeto metálico, Y, neutro, mantido em contato com a Terra, é aproximado do primeiro e ocorre uma faísca entre ambos, sem que eles se toquem. A duração da faísca é 0,5 s e sua intensidade é 10-11 A.

No final desse processo, as cargas elétricas totais dos objetos X e Y são, respectivamente,

A) zero e zero.

B) zero e – 5,0 x 10-12

C) – 2,5 x 10-12C e – 2,5 x 10-12

D) – 2,5 x 10-12C e + 2,5 x 10-12

E) + 5,0 x 10-12 C e

 

Resolução:

Calculando a quantidade de carga elétrica transferida:

i = 10-11

|Q| = ?

t = 0,5 s

 i = |Q| / t

10-11 = |Q| / 0,5

10-11 / 0,5 = |Q|

|Q| = 5 . 10-12C

Conclusão: a carga do objeto X será transferida para o objeto Y, o objeto Y esta aterrado e assim toda carga que ele tem e recebe será transferida para a Terra ficado neutro ao final do processo. Ou seja ambos ficam descarregas, ou seja cargas zero.

Alternativa: A

 

Exemplo – 16:

(Fuvest/2015) Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 x 103 V/m, uma das esferas, de massa 3,2 x 10-15 kg, permanecia com velocidade constante no interior da câmara.

Note e adote:

carga do elétron = - 1,6 x 10 -19 C

carga do próton = + 1,6 x 10 -19 C

aceleração local da gravidade = 10m/s2

 

A) Essa esfera tem a o mesmo número de elétrons e de prótons.

B) 100 elétrons a mais que prótons.

C) 100 elétrons a menos que prótons.

D) 2000 elétrons a mais que prótons.

E) 2000 elétrons a menos que prótons.

 

Resolução:

P = força peso

F = força elétrica

E = 2 . 103 V/m

F = P

|q| P = m . g / E

|q| P = 3,2 . 10-15 . 10 / 2 . 103

|q| P = 1,6 . 10-17

 

n = q . e

n = 1,6 . 10-17 / 1,6 . 10-19

n = 100

Observação: se a carga é negativa, conclui-se que há excesso de elétrons.

Alternativa: B

 

Exemplo - 17:

(Enem) Em um manual de um chuveiro elétrico são encontradas informações sobre algumas características técnicas, ilustradas no quadro, como a tensão de alimentação, a potência dissipada, o dimensionamento do disjuntor ou fusível e a área da seção transversal dos condutores utilizados.

Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual, verificou que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 amperes. No entanto, intrigou-se com o fato de que o disjuntor a ser utilizado para uma correta instalação de um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor.

Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma potência de 4.400 W, a razão entre as suas respectivas resistências elétricas, RA e RBque justifica a diferença de dimensionamento dos disjuntores é mais próxima de:

A) 0,3

B) 0,6

C) 0,8.

D) 1,7

E) 3,0.

 

Resolução

Dados

VA = 127 V
VB = 220 V

A potência elétrica dos dois chuveiros pode ser obtida pelas equações:

O enunciado da questão afirma que as potências dissipadas pelos dois chuveiros são iguais, então, podemos escrever que:

Ou:

Substituindo os dados, temos:

Manipulando algebricamente as equações acima, podemos obter a expressão para encontrar a razão entre as duas resistências, observe:

  

Efetuando os cálculos, obtemos o resultado:

 

Alternativa: A

 

Exemplo - 18:

(Enem) Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo fabricante de uma torneira elétrica.

Considerando que o modelo de maior potência da versão 220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada a uma rede com tensão nominal de 127 V e que o aparelho está configurado para trabalhar em sua máxima potência, qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira?

A)1.830 W

B) 2.800 W

C) 3.200 W

D)4.030 W

E) 5.500 W

 

Resolução

Quando a tensão elétrica é 220 V, a torneira apresenta potência de 5.500 W, que é o valor máximo que pode ser obtido. Com esses dados, podemos obter a resistência elétrica da torneira com a expressão:

Sendo U = 220 V e P = 5.500 W, temos que

R = 8,8 Ω

Ligando a torneira em uma tensão de 127 V, a potência elétrica será

 

P' = 1.830 W

Alternativa: A

 

Exemplo - 19:

(ENEM/2014) Um sistema de iluminação foi construído com um circuito de três lâmpadas iguais conectadas a um gerador (G) de tensão constante. Esse gerador possui uma chave que pode ser ligada nas posições A ou B.

 

 

Considerando o funcionamento do circuito dado, a lâmpada 1 brilhará mais quando a chave estiver na posição

 

A) B, pois a corrente será maior nesse caso.

B) B, pois a potência total será maior nesse caso.

C) A, pois a resistência equivalente será menor nesse caso.

D) B, pois o gerador fornecerá uma maior tensão nesse caso.

E) A, pois a potência dissipada pelo gerador será menor nesse caso.

 

Resolução:

O brilho de uma lâmpada está relacionado com a sua potência, que é a energia emanada da lâmpada em função do tempo. Ao ligar a chave na posição A, as lâmpadas 1 e 3 estão associadas em paralelo, assim, elas possuem a mesma ddp e a resistência equivalente é menor que aquela encontrada caso a associação fosse feita em série (chave na posição B). Como a resistência equivalente é menor, a lâmpada pode brilhar mais.

Alternativa: C

 

Exemplo - 20:

(ENEM/2013) Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.

 

De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que:

A) o fluido elétrico se desloca no circuito.

B) as cargas negativas móveis atravessam o circuito.

C) a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.

D) o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.

E) as cargas positivas e negativas chocam-se no filamento da lâmpada.

 

Resolução:

Em qualquer tipo de associação, os aparelhos são ligados instantaneamente, pois o campo elétrico gerado pela diferença de potencial do gerador estabelece-se de forma instantânea em todos os pontos do circuito.

Alternativa: D

 

Exemplo - 21:

(Enem) A energia elétrica consumida nas residências é medida, em quilowatt-hora, por meio de um relógio medidor de consumo. Nesse relógio, da direita para esquerda, tem-se o ponteiro da unidade, da dezena, da centena e do milhar. Se um ponteiro estiver entre dois números, considera-se o último número ultrapassado pelo ponteiro. Suponha que as medidas indicadas nos esquemas seguintes tenham sido feitas em uma cidade em que o preço do quilowatt-hora fosse de R$ 0,20.


Relógio medidor do consumo de energia entre dois meses consecutivos

O valor a ser pago pelo consumo de energia elétrica registrado seria de

A) R$ 41,80.

B) R$ 42,00.

C) R$ 43,00.

D) R$ 43,80.

E) R$ 44,00.

 

Resolução

O primeiro passo é conhecer a leitura de cada mês:

Mês anterior: 2.563 kwh
Mês atual:
2.783 kwh

Em seguida, calcular a energia gasta entre o mês passado e o mês atual. Para isso, basta fazer a diferença entre as duas leituras:

2.783 – 2.563 = 220 kwh

Agora basta utilizar uma regra de três e calcular o valor a ser pago pela conta de energia:

1 kwh ----- R$ 0,20
220 kwh ---- x

Sendo x o valor a ser pago,

1 . x = 220.0,20
x = R$ 44,00

Alternativa: E

 

Exemplo - 22:

Determine a magnitude da força elétrica em um elétron no átomo de hidrogênio, exercida pelo próton situado no núcleo atômico. Assuma que a órbita eletrônica tem um raio médio de d = 0,5.10-10 m.

Resolução

Sabemos que a carga elétrica do elétron é = -1,6.10-19C e a carga do próton = 1,6.10-19C, na aplicação da Lei de Coulomb temos:

Lembre-se que para a aplicação da equação acima devemos utilizar o modulo de cada uma das cargas elétricas.

A direção da força no elétron é a mesma da linha que liga as duas partículas. Como as cargas têm sinais opostos então a força é atrativa.

 

Exemplo - 23:

Duas cargas elétricas puntiformes q1 = 1,0 .10 -8 C e q2 = - 2,0.10-8 C estão no vácuo separadas por uma distancia r =3,0 cm. Determine a intensidade da força de atração entre elas.

Dado k = 9.109 N.m2/C2.

Resolução:

A força de atração entre as cargas elétricas é dada pela Lei de Coulomb.

F = K . (q1 . q2) / d2

É importante lembrar que utilizamos os módulos das cargas elétricas das partículas, ou seja, colocamos na fórmula apenas o valor numérico, sem o sinal (que indica o sentido do vetor) desta carga.

Devemos também conferir se as unidades dos dados oferecidos pelo problema estão no SI.

Neste caso a unidade da distância 3cm deve ser convertida para metros.

Sendo assim, 3 cm = 0,03m ou 3 .10-2m.

Agora, substituindo-se os valores, temos:

F = 9 . 109 . [1,0 . 10-8 . 2,0 . 10-8] / (3.10-2)2

F = 9 . 109 . [2,0 . 10-16] / 9.10-4

F = 1,0 . 1013 . [2,0 . 10-16]

F = 2.0x10-3 N

Logo, a intensidade da força de atração entre as partículas é igual a 2 . 0 x 10-3 N.

 

Exemplo - 24:

Duas partículas eletrizadas se repelem com 54N de força. Se duplicarmos uma das cargas e triplicarmos a separação entre essas cargas, qual o valor da nova força elétrica? (Justifique sua resposta).

Resolução

A força elétrica é dada pela seguinte equação:


Onde:
F  =  força de interação entre duas partículas (N)
k
= constante (N.m2/C2)
Q = carga elétrica da primeira partícula (C)
q  = carga elétrica da segunda partícula (C)
d  = distância que separa as duas partículas (m)

Sabemos que o valor da força é de 54N, ou seja:


Mas sabemos que a força vai mudar de valor se duplicarmos uma das cargas e triplicarmos a distância entre elas, logo: 

Como sabemos o valor da força com a primeira configuração, ou seja, F = 54N, então:

Sabemos também que quanto maior a distância menor a força, o resultado mostra isso, já que aumentamos muito mais a distância do que o valor das cargas elétricas.

 

Exemplo - 25:

(FATEC) O kWh é unidade usual da medida de consumo de energia elétrica, um múltiplo do joule, que é a unidade do Sistema Internacional.

 

O fator que relaciona estas unidades é:

A) 1,0 . 103
B) 3,6 . 103
C) 9,8 . 103
D) 3,6 . 106
E) 9,8

 

Resolução

Sabemos que 1kW equivale a 103W e, 1h equivale a 3,6.103s.

A relação entre Joule e w.s é: 1j = 1w.s.

Logo, temos:

1kWh = 103W . 3,6.103s = 3,6.106 W.s

Então: 1kWh = 3,6.106J

Alternativa: D

 

Exemplo - 26:

(ENEM) Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem utilizados diariamente da mesma forma. A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico. 

Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1KWh é de R$0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente: 

A) R$135
B) R$165
C) R$190
D) R$210
E) R$230

 

Resolução:

Vimos no texto sobre a Lei de Joule que a energia elétrica (em kWh) transformada em energia térmica é data por potência (em kW) vezes o intervalo de tempo de uso (em h).

Eel = P . ∆t.

Utilizando a tabela podemos estimar a energia elétrica para cada aparelho diariamente.

Eel = 1,5.8 + 3,3.(1/3) + 0,2.10 + 0,35.10+ 0,10.6

Eel = 12 + 1,1 + 2 + 3,5 + 0,60

Eel = 19,20 kWh

Neste ponto é importante lembrar que a tabela nos fornece um valor diário para o consumo de energia elétrica. Pra chegarmos ao consumo mensal devemos multiplicar por 30, já que no enunciado o mês tem 30 dias.

Eel = 19,20 . 30

Eel = 576 kWh

Agora sim! Sabendo que 1 kwh custa R$ 0,40, concluímos que o consumo mensal será 576 vezes 0,40.

576 . 0,40 = R$ 230,40 ≅ R$ 230,00

Alternativa: E

 

Exemplo - 27:

A seção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga ∆Q = 1,2 . 10-3C no intervalo de tempo   ∆t = 1,5 . 10-2s.

a) Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa essa seção normal?

b) Se os portadores de carga são elétrons, quantos elétrons atravessam essa seção normal nesse intervalo de tempo?

Resolução

a) a corrente elétrica é dada por:

logo:

  

b) sabendo que o número de elétrons é dado por:

 

então:

 

 

 

Exemplo - 28: