ENEM – 2020 – ELETRODINAMICA

ELETRICIDADE

ELETRODINÂMICA

 

01- (ENEM-MEC-018)

02- (ENEM-MEC-018)

 

03- (ENEM-MEC-019)

Uma casa tem um cabo elétrico mal dimensionado, de resistência igual a 10 Ω, que a conecta à rede elétrica de 120 V.

Nessa casa, cinco lâmpadas, de resistência igual a 200 Ω, estão conectadas ao mesmo circuito que uma televisão de resistência igual a 50 Ω, conforme ilustrado no esquema.

A televisão funciona apenas com tensão entre 90 V e 130 V.

O número máximo de lâmpadas que podem ser ligadas sem que a televisão pare de funcionar é:

Observe no circuito fornecido que, para que a televisão de 50 Ω funcione fornecendo o número máximo de lâmpadas ligadas e associadas em paralelo essa TV deverá estar submetida à menor tensão compreendida entre 90 v e 130 V, que é de 90 V.

R- B

04- (ENEM-MEC-019)

As redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico.

Para minimizar este tipo de problema, deve-se:

(A) Fazer o aterramento dos arames da cerca.

(B) Acrescentar fusível de segurança na cerca.

(C) Realizar o aterramento da rede de alta tensão.

(D) Instalar fusível de segurança na rede de alta tensão.

(E) Utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão.

Quando você encosta as mãos no arame percorrido por corrente elétrica, essa corrente, devido à diferença de potencial entre o arame e o solo em contato com seus pés, é desviada pelo seu corpo fazendo-o funcionar como condutor elétrico “fio terra”.

Essa passagem de corrente elétrica pelo seu corpo é o choque elétrico.

Assim, ligando um “fio terra” entre a cerca e o solo (fazendo um aterramento) você estará minimizando o risco desse choque elétrico.

R- A

05- (ENEM-MEC-017)

Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm

sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas.

A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia.

Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico.

O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a

 

06- (ENEM-MEC-017)

Vamos analisar apenas a parte inferior do circuito onde circulam as correntes i, i1 e i2, já que com

apenas esses dados é possível calcular a tensão U pedida.

Observe que o trecho que possui o resistor de R2 = 120 Ω é percorrido pela corrente i2 = 500 mA = 0,5 A (corrente nominal suportada pelo fusível).

 

07- (ENEM-MEC-017)

No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha elétrica de 220V é apresentado um gráfico com a variação da temperatura da água em função da vazão para três condições (morno, quente e superquente).

Na condição superquente, a potência dissipada é de 6500 W.

Considere o calor específico da água igual a 4200 J/(kg C) e a densidade da água igual a 1 kg/L.

Com base nas informações dadas, a potência na condição morno corresponde a que fração da potência na condição superquente?

A resistência elétrica do chuveiro, quando aquecida, transforma integralmente energia elétrica (Welétrica) em energia térmica (calor Q) Welétrica = Q.

 

08- (ENEM-MEC-017)

Veja na figura e no esquema abaixo onde E = 10 000 V é a força eletromotriz do gerador, r sua resistência interna, Rh = 1 000 Ω é a resistência corporal da pessoa e i = 0,01 A é a máxima corrente não letal através do corpo da pessoa.

ELETROMAGNETISMO

 

09- (ENEM-MEC-019)

O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é lançado em uma região de campo magnético constante B, descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura.

Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x.

A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial.

O dispositivo então mede o tempo t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon. A massa do íon medida por esse dispositivo será

Se você não domina a teoria ela está a seguir:

Carga q lançada obliquamente no interior de um campo magnético uniforme

Analisando o exercício com base apenas na componente paralela ao movimento que produz um movimento circular uniforme como resumo fornecido abaixo:

Carga elétrica q lançada com velocidade  lançada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme

Observe que, neste caso o ângulo entre  e  é 90o (são perpendiculares) e que sen90o = 1.

R- A

 

10- (ENEM-MEC-017)

Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:

 um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;

 dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e

 um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.

Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.

Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)

(a) número de espiras.

(b) frequência de giro.

(c) intensidade do campo magnético.

(d) área das espiras.

(e) diâmetro do fio.

Se, ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i, então a tensão máxima U é a força eletromotriz induzida  do gerador, ou seja, V = .

Para n espiras a força eletromotriz induzida  é fornecida por  = n. = n. .

Para variar o fluxo magnético no interior da associação de espiras, podemos mudar o valor do campo magnético (B), da área (S), do ângulo de giro () ou o número de espiras (n).

Mas o enunciado pede também que, além de dobrar  deve-se manter constante a corrente de curto circuito icc que é fornecida por icc =  , onde r é a resistência interna devida às n espiras, o que só pode acontecer se você dobrar r.

Mas, pela segunda lei de Ohm a resistência r é fornecida por:

Como o exercício pede o dobro da d.d.p. induzida, sem mudar a corrente de curto-circuito icc, além de dobrarmos o fluxo , devemos dobrar também a resistência r do material. Isso pode acontecer através da mudança do material , do comprimento L ou da área S de seção do fio.

A única opção que satisfaz as duas condições ao mesmo tempo é dobrar o número n de espiras, o que dobra a d.d.p. e a resistência do material ao mesmo tempo, e que mantém a corrente de curto inalterada.

R- A

11- (ENEM-MEC-018)

A tecnologia de comunicação da etiqueta RFID (chamada de etiqueta inteligente) é usada há anos para rastrear gado, vagões de trem, bagagem aérea e carros nos pedágios.

Um modelo mais barato dessas etiquetas pode funcionar sem baterias e é constituído por três componentes: um microprocessador de silício; uma bobina de metal, feita de cobre ou de alumínio, que é enrolada em um padrão circular; e um encapsulador, que é um material de vidro ou polímero envolvendo o microprocessador e a bobina. 

Na presença de um campo de radiofrequência gerado pelo leitor, a etiqueta transmite sinais.

A distância de leitura é determinada pelo tamanho da bobina e pela potência da onda de rádio emitida pelo leitor.

A etiqueta funciona sem pilhas porque o campo
(A) elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.
(B) elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina.
(C) magnético da onda de rádio induz corrente na bobina.
(D) magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina.
(E) magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina.

O leitor da etiqueta emite um campo de radiofrequência (por meio de ondas magnéticas de rádio) à etiqueta eletrônica identificadora (tags) que retornam esses sinais de radiofrequência para os leitores.

Os leitores captam essas informações quando o fluxo magnético variável produzido no retorno dessas ondas faz surgir na bobina (espira) do leitor uma corrente elétrica induzida.

Pela Lei de Faraday essa corrente elétrica origina na bobina um campo magnético também variável que é detectado pelo leitor que registra essas informações.

R- C