Corrente Elétrica

Eletrodinâmica

A eletrodinâmica é a parte da Física que estuda partículas elétricas em movimento, que, fluindo de maneira ordenada num condutor constituem uma corrente elétrica cuja descoberta provocou uma revolução tecnológica, com o advento da eletricidade.

As figuras abaixo mostram algumas das consequências da evolução da energia elétrica.

Condutores elétricos

Para que um corpo seja condutor de eletricidade ele deve permitir que partículas eletrizadas (eletrons livres, íons positivos ou negativos,etc.) se movimentem em seu interior.

Tipos de materiais condutores de eletricidade

Condutores metálicos os portadores de carga elétrica que se movem no interior desses

condutores são os elétrons livres (fracamente ligados ao núcleo atômico, que estão mais afastados deles).

Além disso, os metais oferecem grande mobilidade aos eletrons livres permitindo que eles se espalhem por todo o metal.

Exemplos: cobre, ferro, chumbo, nquel, alumínio, prata, ouro, etc.

Soluções eletrolíticas (condutores líquidos) quem se desloca de maneira ordenada são osíons negativos e positivos (portadores de carga elétrica) que surgem da dissociação iônica decompostos ácidos, básicos ou salinos emsolventes.

No exemplo acima, a corrente elétrica é constituida de íons positivos se movendo no sentido do eletrodo negativo (anodo) e íons negativos em sentido contrário, em direção ao eletrodo positivo (catodo).

Condutores gasosos os gases, geralmente isolantes, podem ser ionizados na presença de

um forte campo elétrico eformar suas partículas portadoras de cargas, os íons e elétrons.

Quando ionizados, eles emitem luz. Os relâmpagos e raiosobedecem basicamente a esse mesmo princípio.

Corrente elétrica (i)

Num fio metálico condutor, os elétrons livresnão estão em repouso e seus movimentos sãototalmente desordenados.

Sentido da corrente elétrica por convenção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao sentido do movimento dos portadores de carga negativa.

Assim, num condutor sólido, o sentido da corrente elétrica é contrário

ao do movimento dos elétrons livres, nos líquidos, contrário ao movimento dos íons negativos e nos gases, contrário ao do movimento dos elétrons.

Esta expressão fornece a intensidade média de corrente elétrica mas também pode medir corrente elétrica constante.

Tipos de correntes elétricas:

Corrente contínua (CC) o sentido e a intensidade desse tipo de corrente permanece constante com o decorrer do tempo. Exemplos: baterias de carros e de motos (6V, 9V, 12V ou 24V), pilhas (1,5V), alimentam aparelhos eletrônicos

e os circuitos digitais de computadores, modems, celulares,etc.

Corrente alternada (CA) o sentido e a intensidade desse tipo de corrente variam periodicamente com o tempo.

A corrente elétrica alternada, no Brasil, inverte seu sentido e retorna ao sentido original, 60 vezes por segundo, ou seja, sua freqüência é de 60 Hz.

Efeitos da corrente elétrica

a passagem da corrente elétrica através de diversos tipos de condutores provoca, dependendo da natureza dos condutores, diferentes efeitos:

Efeito Joule (efeito térmico) quando os elétrons livres que se movem ordenadamente no interior do condutor se chocam contra os átomos desse material eles recebem energia e, ao receberem essa energia, vibram mais intensamente.

Esse aumento vibratório dos átomos do condutor provoca um aumento de sua temperatura, liberando calor e aquecendo-o, provocando a transformação da energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).

Efeito fisiológico quando a corrente elétrica flui através de organismos vivos ela atua diretamente sobre o sistema nervoso, que atua sobre os músculos do corpo, provocando contrações musculares.

Efeito químico trata-se de um fenômeno elétrico molecular, que surge quando a corrente elétrica atravessa certas soluções eletrolíticas. O aproveitamento do efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas,

exemplo, nas pilhas,na eletrólise, e também na galvanoplastia que consiste na cromação, niquelação e prateação de objetos, recobrindo-os com uma fina camada de cromo, níquel, e prata, respectivamente.

Efeito magnético este é o efeito mais importante da corrente elétrica,e surge pelo fato de a

Efeito luminoso trata-se um fenômeno elétrico molecular e surge quando gases ionizados emitem luz ao serem atravessados por uma corrente elétrica. Como exemplo, temos as lâmpadas fluorescentes (usadas na iluminação de empresas), as lâmpadas de vapor de mercúrio (usadas na

iluminação de quadras esportivas), as lâmpadas de vapor de sódio (para iluminação de túneis e estradas), etc. onde ocorre transformação direta de energia elétrica em energia luminosa.

O que você deve saber, informações e dicas

e os circuitos digitais de computadores, modems, celulares,etc.

Corrente alternada (CA) o sentido e a intensidade desse tipo de corrente variam periodicamente com o tempo.

A corrente elétrica alternada, no Brasil, inverte seu sentido e retorna ao sentido original, 60 vezes por segundo, ou seja, sua freqüência é de 60 Hz.

Os fios metálicos tem formato cilíndrico por que os elétrons livres, pelo fato de repelirem (cargas de mesmo sinal se repelem), ficam distribuídos uniformemente na superfície do fio, e não em seu interior.

Se os fios tivessem formato quadricular, os elétrons livres continuariam na superfície, mas se acumulariam nas pontas, não ficando mais uniformemente distribuídos na superfície.

Os elétrons, em um circuito no qual há uma corrente elétrica contínua, movem-se com velocidade muito pequena (apenas 0,1 mm/s, aproximadamente). Entretanto, quando ligamos o interruptor

do circuito, o campo elétrico que surge no condutor é estabelecido quase instantaneamente em todo fio, pois a velocidade de propagação desse campo é praticamente igual à da luz.

Então, em um tempo muito curto, todos os elétrons livres já estão em movimento, embora os elétrons que começaram a mover-se nas proximidades do interruptor só alcancem o filamento depois de um tempo muito longo.

Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre o conteúdo de eletrodinâmica Corrente Elétrica

01-(UFRS-RS) O gráfico da figura representa a intensidade da corrente elétrica i em um fio condutor, em função do tempo

transcorrido t. Calcule a carga elétrica Q que passa por uma seção do condutor nos dois primeiros segundos.

02-(UFRS-RS) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.

As correntes elétricas em dois fios condutores variam em função do tempo de acordo com o gráfico mostrado a seguir, onde os fios estão identificados pelos algarismos 1 e 2.

No intervalo de tempo entre zero e 0,6 s, a quantidade de carga elétrica que atravessa uma seção transversal do fio é maior para o fio ........ do que para o outro fio; no intervalo entre 0,6 s e 1,0 s, ela é maior para o fio ........ do que para o outro fio; e no intervalo entre zero e 1,0 s, ela é maior para o fio ........ do que para o outro fio.

a) 1 - 1 – 2

b) 1 - 2 – 1

c) 2 - 1 – 1

d) 2 - 1 – 2

e) 2 - 2 – 1

03-(UFSCAR-SP) O capacitor é um elemento de circuito muito utilizado em aparelhos eletrônicos de regimes alternados ou contínuos. Quando seus dois terminais são ligados a uma fonte, ele é capaz de armazenar cargas elétricas. Ligando-o a um elemento passivo como um resistor, por exemplo, ele se descarrega. O gráfico representa uma aproximação linear da descarga de um capacitor.

Sabendo que a carga elétrica fundamental tem valor 1,6.10^-19C, o número de portadores de carga que fluíram durante essa descarga está mais próximo de:

04-(UNIFOR-CE) Um circuito eletrônico foi submetido a um pulso de corrente indicada no gráfico.

Durante esse pulso, a carga elétrica que fluiu no circuito, em coulombs, foi igual a:

05-(UEL-PR) O gráfico mostra, em função do tempo t, o valor da corrente elétrica i através de um condutor.

Sendo Q a carga elétrica que circulou no intervalo de tempo de 0 a 4,0, a carga elétrica que circulou no intervalo de tempo de 4,0s a 8,0s foi:

06-(UFRS-RS) A frase "O calor do cobertor não me aquece direito" encontra-se em uma passagem da letra da música "Volta", de Lupicínio Rodrigues. Na verdade, sabe-se que o cobertor não é uma fonte de calor e que sua função é a de isolar termicamente nosso corpo do ar frio que nos cerca. Existem, contudo, cobertores que, em seu interior, são aquecidos eletricamente por meio de uma malha de fios metálicos nos quais é dissipada energia em razão da passagem de uma corrente elétrica.

Esse efeito de aquecimento pela passagem de corrente elétrica, que se observa em fios metálicos, é conhecido como

a) efeito Joule.

b) efeito Doppler.

c) efeito estufa.

d) efeito termoiônico.

e) efeito fotoelétrico.

07-(PUC-MG) Os seguintes aparelhos são aplicações práticas do efeito de aquecimento de um fio

devido à corrente elétrica, EXCETO:

a) chuveiro elétrico.

b) ferro elétrico de passar.

c) lâmpada de incandescência.

d) flash de máquina fotográfica.

08-(UEL-PR) Em relação à corrente elétrica, considere as afirmativas a seguir.

I - A corrente elétrica é uma grandeza escalar, definida como a razão entre a variação da quantidade de carga elétrica que flui em um meio em um intervalo de tempo.

II - A corrente elétrica convencional descreve o fluxo de cargas elétricas positivas.

III - Os elétrons fluem no interior dos metais com a velocidade da luz.

IV - O campo elétrico é o responsável por fazer cargas elétricas se movimentarem em um circuito elétrico.

Assinale a alternativa CORRETA.

a) Somente as afirmativas I e II são corretas.

b) Somente as afirmativas I e III são corretas.

c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.

d) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.

e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

09-(URCA-CE) O __________________ é explicado pelo aquecimento dos condutores, ao serem percorridos por uma corrente elétrica, estando os elétrons livres no condutor metálico possuem grande mobilidade podendo se deslocar se chocando com outros átomos da rede cristalina, durante seus movimentos, sofrem contínuas colisões com os átomos da rede cristalina desse condutor.

A cada colisão, parte da energia cinética do elétron livre é transferida para o átomo com o qual ele colidiu, e esse passa a vibrar com uma energia maior. Esse aumento no grau de vibração dos átomos do condutor tem como conseqüência um aumento de temperatura. Através desse aumento de temperatura ocorre o aparecimento da incandescência que nada mais é que a luz emitida nessa temperatura.

a) efeito Compton;

b) efeito Joule;

c) efeito fotoelétrico;

d) efeito Cerenkow;

e) efeito Doppler

10-(UNIFESP-SP) Uma das grandezas que representa o fluxo de elétrons que atravessa um condutor é a intensidade da corrente elétrica, representada pela letra i. Trata-se de uma grandeza

a) vetorial, porque a ela sempre se associa um módulo, uma direção e um sentido.

b) escalar, porque é definida pela razão entre grandezas escalares: carga elétrica e tempo.

c) vetorial, porque a corrente elétrica se origina da ação do vetor campo elétrico que atua no interior do condutor.

d) escalar, porque o eletromagnetismo só pode ser descrito por grandezas escalares.

e) vetorial, porque as intensidades das correntes que convergem em um nó sempre se somam vetorialmente.

11-(UNAMA-PA) Considere os seguintes dispositivos elétricos comuns em nosso cotidiano: uma bateria de automóvel, uma lâmpada incandescente e uma lâmpada fluorescente.

Nesta seqüência, a corrente elétrica no interior de cada aparelho é constituída, exclusivamente, por movimento de:

a) íons; elétrons; elétrons e íons

b) elétrons e íons; íons; elétrons

c) elétrons e íons; elétrons e íons; elétrons e íons

d) elétrons; elétrons; elétrons

e) íons; elétrons e íons; íons

12-(PUC-MG) Em um relâmpago, a carga elétrica envolvida na descarga atmosférica é da ordem de 10 coulombs.

Se o relâmpago dura cerca de 10^-3 segundos, a corrente elétrica média, vale, em ampère:

13-(PUCCAMP-SP) A enguia elétrica ou poraquê, peixe de água doce da região amazônica chega a ter 2,5 m de comprimento e 25 cm de diâmetro.

Na cauda, que ocupa cerca de quatro quintos do seu comprimento, está situada a sua fonte de tensão - as eletroplacas. Dependendo do tamanho e da vitalidade do animal, essas eletroplacas podem gerar uma tensão de 600V e uma corrente de 2,0A, em pulsos que duram cerca de 3,0 milésimos de segundo, descarga suficiente para atordoar uma pessoa ou matar pequenos animais.

(Adaptado de Alberto Gaspar. "Física". v.3. São Paulo: Ática, 2000, p. 135)

Numa descarga elétrica da enguia sobre um animal, o número de cargas elétricas elementares que percorre o corpo do animal, a cada pulso, pode ser estimado em:

Dado: carga elementar = 1,6 . 10^-19 C

14-(UNIFESP-SP) Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 800 mA.

Conhecida a carga elétrica elementar, e = 1,6 × 10^-19C, o número de elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor, por segundo, é

15-(UEL-PR) Se uma bateria de automóvel possui aproximadamente 44, 4 A.h de capacidade de

carga, qual a capacidade de carga (q) em Coulomb (C) e o número de elétrons (n) que ela pode fornecer?

Considere e = 1, 6 × 10^-19C

a) q = 16 × 10⁵ C, n = 10 × 10¹⁴ elétrons.

b) q = 160 × 10⁵ C, n = 10 × 10²⁴elétrons.

c) q = 1, 6 × 10⁵ C, n = 1× 10²⁴ elétrons.

d) q = 1, 6 × 10⁴ C, n = 1× 10¹⁴elétrons.

e) q = 16 × 10⁴C, n = 1× 10¹⁹ elétrons.

16-(UNESP-SP) O feixe de elétrons num tubo de televisão percorre uma distância de 0,50 m no espaço evacuado entre o emissor de elétrons e a tela do tubo.

Se a velocidade dos elétrons no tubo é 8. 10⁷ m/s e se a corrente elétrica do feixe é 2,0 mA, calcule o número de elétrons que há no feixe em qualquer instante.(Considere a carga elementar como 1,6.

10^-19C)

17-(UNICAMP-SP) figura abaixo mostra como se pode dar um banho de prata em objetos, como, por exemplo, em talheres.

O dispositivo consiste em uma barra de prata e do objeto que se quer banhar imersos em uma solução condutora de eletricidade.

Considere que uma corrente de 6,0 A passa pelo circuito e que cada coulomb de carga transporta aproximadamente 1,1 mg de prata.

a) Calcule a carga que passa nos eletrodos em uma hora.

b) Determine quantos gramas de prata são depositados sobre o objeto da figura em um banho de 20 minutos.

18-(UNESP-SP) Mediante estímulo, 2 . 10⁵ íons de K₊atravessam a membrana de uma célula nervosa em 1,0 milissegundo.

Calcule a intensidade dessa corrente elétrica, sabendo que a carga elementar é 1,6 . 10^-19 C.

19-(UEG-GO) Os elétrons, em um circuito no qual há uma corrente elétrica contínua, movem-se com velocidade muito pequena (apenas 0,1 mm/s, aproximadamente). Entretanto, quando ligamos o interruptor do circuito, o campo elétrico que surge no condutor é estabelecido quase instantaneamente em todo fio, pois a velocidade de propagação desse campo é praticamente igual à da luz. Então, em um tempo muito curto, todos os elétrons livres já estão em movimento, embora os elétrons que começaram a mover-se nas proximidades do interruptor só alcancem o filamento depois de um tempo muito longo. Portanto, os elétrons que provocam o aquecimento do filamento a 2500°C são aqueles presentes no seu próprio tungstênio.

LUZ, A. M.R.; ÁLVARES, B.A, "Curso de Física". 5. ed. Eletricidade, São Paulo: Scipione, p. 155.

A propósito do assunto tratado no texto, assinale a alternativa CORRETA:

a) O efeito joule consiste na transformação de energia térmica em energia luminosa em um resistor percorrido por uma corrente elétrica.

b) As lâmpadas incandescentes foram criadas por James Watt.

c) Os filamentos dessas lâmpadas são geralmente feitos de tungstênio, que é um metal cujo ponto de fusão é baixo.

d) Para um elétron percorrer um fio de 60 cm de comprimento com velocidade constante de 0,1 mm/s seria necessário um tempo de 100 minutos.

e) Em Fahrenheit, a temperatura do filamento pode chegar 950°F.

20-(FUVEST-SP) Com o objetivo de criar novas partículas, a partir de colisões entre prótons, está sendo desenvolvido, no CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares), um grande acelerador (LHC).

Nele, através de um conjunto de ímãs, feixes de prótons são mantidos em órbita circular, com velocidades muito próximas à velocidade c da luz no vácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam uma circunferência de 27 km de comprimento, onde é feito vácuo. Um desses feixes contém N = 3,0 × 10¹⁴ prótons, distribuídos uniformemente ao longo dos tubos, e cada próton tem uma energia cinética E de 7,0 × 10¹² eV. Os prótons repassam inúmeras vezes por cada ponto de sua órbita, estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica no interior dos tubos. Analisando a operação desse sistema, estime:

NOTE E ADOTE:

q = Carga elétrica de um próton = 1,6 × 10^-19C

c = 3,0 × 10⁸ m/s

1 eletron-volt = 1 eV = 1,6 × 10^-19 J

a) A energia cinética total Ec, em joules, do conjunto de prótons contidos no feixe.

b) A velocidade V, em km/h, de um trem de 400 toneladas que teria uma energia cinética equivalente à energia do conjunto de prótons contidos no feixe.

c) A corrente elétrica I, em amperes, que os prótons em movimento estabelecem no interior do tubo onde há vácuo.

ATENÇÃO! Não utilize expressões envolvendo a massa do próton, pois, como os prótons estão a velocidades próximas à da luz, os resultados seriam incorretos.

21-(UFMG) Uma lâmpada fluorescente contém em seu interior um gás que se ioniza após a aplicação de alta tensão entre seus terminais. Após a ionização, uma corrente elétrica é estabelecida e os íons negativos deslocam-se com uma taxa de 1,0.10¹⁸ íons / segundo para o pólo A. Os íons positivos se deslocam, com a mesma taxa, para o pólo B.

Sabendo-se que a carga de cada íon positivo é de 1,6 x 10-19 C, pode-se dizer que a corrente elétrica na lâmpada será:

22-(UFSM-RS) Uma das aplicações dos raios X é na observação dos ossos do corpo humano.

Os raios X são obtidos quando elétrons emitidos por um filamento aquecido são acelerados por um campo elétrico e atingem um alvo metálico com velocidade muito grande. Se 1,0.10¹⁸elétrons (e=1,6.10^-19C) atingem o alvo por segundo, a corrente elétrica no tubo, em A, é de:

23- (Unifesp-SP) Num livro de eletricidade você encontra três informações: a primeira afirma que isolantes são corpos que não permitem a passagem da corrente elétrica; a segunda afirma que o ar é isolante e a terceira afirma que, em média, um raio se constitui de uma descarga elétrica correspondente a uma corrente de 10000 ampères que atravessa o ar e desloca, da nuvem à Terra, cerca de 20 coulombs. Pode-se concluir que essas três informações são

a) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002 .

b) coerentes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 2,0 s.

c) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 0,002 s.

d) conflitantes, e que o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica é de 2,0 s.

e) conflitantes, e que não é possível avaliar o intervalo de tempo médio de uma descarga elétrica.

24-(FUVEST-SP) Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de, aproximadamente, 600.000 coulombs.

Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores de até 300.000A. Que fração da carga elétrica da Terra poderia ser compensada por um raio de 300.000A e com duração de 0,5s?

25- (UNICAMP-SP)

A experimentação é parte essencial do método científico, e muitas vezes podemos fazer medidas de grandezas físicas usando instrumentos extremamente simples.

a) Usando o relógio e a régua graduada em centímetros da figura a seguir, determine o módulo da velocidade que a extremidade

do ponteiro dos segundos (o mais fino) possui no seu movimento circular uniforme. Considere π=3

b) Para o seu funcionamento, o relógio usa uma pilha que, quando nova, tem a capacidade de fornecer uma carga q = 2,4 Ah = 8,64×10³ C. Observa-se que o relógio funciona durante 400 dias até que a pilha fique completamente descarregada. Qual é a corrente elétrica média fornecida pela pilha?

26-(UPE-PE)

A corrente de 0,3 A que atravessa o peito pode produzir fibrilação (contrações excessivamente rápidas das

fibrilas musculares) no coração de um ser humano, perturbando o ritmo dos batimentos cardíacos com efeitos possivelmente fatais. Considerando que a corrente dure 2,0 min, o número de elétrons que atravessam o peito do ser humano vale --- carga do elétron= 1,6 x10^-19C

27-(UFMG-MG)

Um professor pediu a seus alunos que ligassem uma lâmpada a uma pilha com um pedaço de fio de cobre.

Nestas figuras, estão representadas as montagens feitas por quatro estudantes:

Considerando-se essas quatro ligações, é CORRETO afirmar que a lâmpada vai acender apenas

a) na montagem de Mateus.

b) na montagem de Pedro.

c) nas montagens de João e Pedro.

d) nas montagens de Carlos, João e Pedro.

28-(UFOP-MG)

Em uma tarde de tempestade, numa região desprovida de pára-raios, a antena de uma casa recebe

uma carga que faz fluir uma corrente de 1,2.10⁴ A, em um intervalo de tempo de 25.10^-6 s. Qual a carga total transferida para a antena?

29-(UFRN-RN)

A figura 1, abaixo, mostra o esquema de um termostato que utiliza uma lâmina bimetálica composta por dois metais diferentes – ferro e cobre – soldados um sobre o outro. Quando uma corrente elétrica aquece a lâmina acima de uma determinada temperatura, os metais sofrem deformações, que os encurvam, desfazendo o contato do termostato e interrompendo a

corrente elétrica, conforme mostra a figura 2. Com base nas informações sobre termostato (Figuras 1 e 2), é correto afirmar que a corrente elétrica é capaz de aquecer a lâmina bimetálica devido

a) ao campo elétrico gerado pelo movimento dos elétrons dentro dos metais.

b) aos choques entre os portadores de carga e os íons dos metais.

c) ao campo magnético gerado pelo movimento dos elétrons dentro dos metais.

d) ao fato de os portadores de carga moverem-se livremente nos metais.

30-(UFPE-PE)

O gráfico mostra a variação da corrente elétrica I, em ampère, num fio em função do tempo t, em segundos. Qual a carga elétrica,

em coulomb, que passa por uma seção transversal do condutor nos primeiros 4,0 segundos?

31-(FEPECS-DF)

Uma bateria completamente carregada pode liberar 2,16.10⁵ C de carga. Uma lâmpada que necessita de

de 2,0 A para ficar acessa normalmente, ao ser ligada a essa bateria, funcionará por:

32-(UEPG-PR)

Considere um fio metálico no qual foi estabelecido um campo elétrico , conectando suas

extremidades aos polos de uma bateria. Os elétrons livres do fio metálico estarão sujeitos à ação da força elétrica devida ao campo e assim serão postos em movimento, dando origem a uma corrente elétrica através do fio condutor. Sobre este fenômeno, assinale o que for correto.

01. Ao longo do fio metálico a intensidade da corrente elétrica pode variar.

02. O sentido convencional da corrente elétrica através do fio é no sentido do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial.

04. Ao passar através do fio, parte da energia da corrente elétrica é dissipada em outras formas de energia.

08. O movimento dos elétrons livres através do fio será no sentido contrário ao do campo elétrico.

16. Se o sentido do campo elétrico estabelecido no fio metálico for invertido periodicamente, a corrente elétrica também sofrerá inversões periódicas.

33-(CEFET-MG)

Um gerador de forca eletromotriz é um dispositivo eletroeletrônico que, em um circuito, tem a

função de

a) criar portadores de cargas elétricas.

b) dissipar a energia potencial elétrica.

c) transformar a energia elétrica em movimento.

d) transferir energia aos portadores de carga elétrica.

e) possibilitar a queda da diferença de potencial elétrico.

34-(FUVEST-SP)

A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue:

a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negativas em um sistema isolado é constante.

b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado.

c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron.

d) O número de átomos existentes no universo é

constante.

e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais.

35-(UNICAMP-SP)

Atualmente há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis e isto tem levado a grandes esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades.

Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma bateria de

íon-lítio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada, é carregada com uma corrente média i_m = 3,2 A até atingir sua carga máxima de Q = 0 8 Ah . O tempo gasto para carregar a bateria é de

a) 240 minutos.

b) 90 minutos.

c) 15 minutos.

d) 4 minutos.

36-(FUVEST-SP)

Na década de 1780, o médico italiano Luigi Galvani realizou algumas observações, utilizando rãs recentemente dissecadas. Em um dos experimentos, Galvani tocou dois pontos da musculatura de uma rã com dois arcos de metais diferentes, que estavam em contato entre si, observando uma contração dos músculos, conforme mostra a figura:

Interpretando essa observação com os conhecimentos atuais, pode-se dizer que as pernas da rã continham soluções diluídas de sais. Pode-se, também, fazer uma analogia entre o fenômeno observado e o funcionamento de uma pilha. Considerando essas informações, foram feitas as seguintes afirmações:

I. Devido à diferença de potencial entre os dois metais, que estão em contato entre si e em contato com a solução salina da perna da rã, surge uma corrente elétrica.

II. Nos metais, a corrente elétrica consiste em um fluxo de elétrons.

III. Nos músculos da rã, há um fluxo de íons associado ao movimento de contração.

Está correto o que se afirma em

a) I, apenas.

b) III, apenas.

c) I e II, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I, II e III.

Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre

Corrente Elétrica

01- Q=área do retângulo=b.h=2.4 --- Q=8C

02- entre zero e 0,6s --- fio 1 --- Q₁=área do triângulo e Q₂=área do trapézio --- observe na s figuras abaixo que a área

do trapézio é maior que a área do triângulo, ou seja, Q₂>Q₁.

Entre 0,6s e 1,0s --- Q₁’=área do trapézio da figura 1’ --- Q₂’=área do trapézio da figura 2’ --- observe nas figuras

abaixo Q₁’ > Q₂’.

Entre zero e 1,0s --- observe que Q₂’’ > Q₁’’ pelas figuras abaixo

R- D

03- Q=área do triângulo=b.h/2=7,2.4.10^-3/2=14,4.10^-3C --- regra de três --- 1 e – 1,6.10^-19C --- n e – 14,4.10^-3C ---

1,6.10^-19.n=14,4.10^-3 --- n=14,4.10^-3/1,6.10^-19 --- n=9.10¹⁶ --- n=10.10¹⁶ --- n=10¹⁷ --- R- A

04- Q=área do triângulo=b.h/2=3.10^-3.4/2 --- Q=6.10^-3C --- R- D

05- Entre 0 e 4s --- Q=área do retângulo=b.h=4.0,4 --- Q=1,6C --- entre 4,0s e 8,0s --- Q’=área do triângulo=b.h/2=4.0,4/2 --- Q’=0,8C --- Q’=Q/2 --- R- C

06- R- A --- Efeito Joule (efeito térmico) – Quando os elétrons livres que se movem ordenadamente no interior do condutor se chocam contra os átomos desse material eles recebem energia e, ao receberem essa energia, vibram mais intensamente. Esse aumento vibratório dos átomos do condutor provoca um aumento de sua temperatura, liberando calor e aquecendo-o, provocando a transformação da energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).

07- R- D --- trata-se de uma reação química instantânea.

08- R- D --- veja teoria

09- R- B --- Veja teoria

10- R- B --- Veja teoria

11- Na bateria (solução líquida eletrolítica) as partículas portadoras de cargas são os íons; na lâmpada, o filamento é um condutor sólido e neles os portadores de cargas são os elétrons livres; na lâmpada fluorescente (gás ionizado) os portadores de carga são os íons e os elétrons --- R- A

12- i=Q/Δt=10/10^-3 --- i=10.000A --- R- D

13- i=Q/Δ --- 2=Q/3.10^-3 --- Q=6.10^-3C --- regra de três --- 1.e – 1,6.10^-19C --- n.e – 6.10^-3C --- 1,6.10^-19n=6.10^-3 ---

n=6.10-3/1,6.10-19 --- n=3,75.10¹⁶ partículas elementares --- R- D

14- i=Q/Δt --- 8.10².10^-3=Q/1 --- Q=8.10^-1C --- regra de três --- 1e – 1,6.10^-19C --- n.e – 8.10^-1C --- 1,6.10^-19.n=

8.10^-1 --- n=5.10¹⁸ --- R- C

15- Q=44,4.3600=1,598.10⁵C --- 1e – 1,6.10^-19C --- ne – 1,598.10⁵C --- n=10²⁴elétrons --- R- C

16- V=ΔS/Δt --- 8.10⁷=0,5/Δt --- Δt=6,25.10^-9s --- i=Q/Δt --- 2.10^-3=Q/6,25.10^-9 --- Q=1,25.10^-11C --- regra de três --- 1e – 1,6.10^-19C --- ne – 1,25.10^-11C --- 1,6.10^-19n=1,25.10^-11 --- n=1,25.10^-11/1,6.10^-19 --- n=0,78.10⁸=

7,8.10⁷ elétrons

17- a) i=Q/Δt --- 6=Q/3.600 --- Q=2,16.10⁴C

b) i=Q/Δt --- 6=Q/20.60 --- Q=7,2.10³C --- regra de três --- 1,1mg – 1C --- xmg – 7,2.10³C --- x=7,2.10³.

1,1.10^-3 --- x=7,92g

18- Q=n.e=2.10⁵.1,6.10^-19 --- Q=3,2.10^-14C --- i=Q/Δt=3,2.10^-14/10^-3 --- i=3,2.10^-11A

19- a) Falsa – energia elétrica em térmica

b) Falsa – foi Thomas Alva Edison

c) Falsa – seu ponto de fusão é elevado

d) V=ΔS/Δt --- 0,1.10^-3=0,6/Δt --- Δt=6.000s=100min --- correta

e) C/5=(F – 32)/9 --- 2500/5=(F – 32)/9 --- 500=(F – 32)/9 --- F=4500 + 32 --- F=4532^oF--- Falsa

R- D

20- a) E_Ctotal=3.10¹⁴.7.10¹²=2,1.10²⁷eV --- em joules --- E_Ctotal=2,1.10²⁷.1,6.10^-19 --- E_Ctotal=3,36.10⁸J

b) E_Ctotal=m.V²/2 --- 3,36.10⁸=400.10³.V²/2 --- V=√17.10² --- V=41,2m/s x 3,6=148,32km/h

c) Q_total=N.q=3.10¹⁴.1,6.10^-19 --- Q_total=4,8.10^-5C --- L=27km=27.10³m --- V=ΔS/Δt --- c=L/Δt --- 3.10⁸=27.10³/Δt --- Δt=27.10³/3.10⁸ --- Δt=9.10^-5s --- i=Q_total/Δt=4,8.10^-5/9.10^-5 --- i=0,53A

21- Módulo da carga dos íons positivos --- Q₊=1,0.10¹⁸.1,6.10^-19 --- Q₊=0,16C --- o módulo das cargas dos íons negativos é o mesmo --- Q_-=0,16C --- módulo da carga total --- Q_total=│0,16 + 0,16│=│0,32│C --- i=Q_total/Δt ---

I=0,32/1 --- i=0,32 A --- R- B

22- Q=n.e=10¹⁸.1,6.10^-19 --- Q=1,6.10^-1C --- i=Q/Δt=0,16/1 --- i=0,16 A --- R- C

23- A primeira afirmação é correta e a segunda é falsa, pois o ar pode ser condutor conforme a terceira afirmativa --- i=Q/Δt --- 10.000=20/Δt --- Δt=20/10.000=0,002s --- R- C

24- i=Q/Δt --- 300.000=Q/0,5 --- Q=150.000C --- fração f=Q/Q_Terra=150.000/600.000 --- f=1/4 --- R- C

25- a) Observe as medidas assinaladas na figura --- nessa figura, você obtém o diâmetro do ponteiro dos segundos --- D = 58,0 mm

--- período desse ponteiro --- T = 60 s --- a cada volta, o espaço percorrido pela extremidade desse ponteiro é --- ΔS = 2πR=2πD/2 --- ΔS=πD --- V=ΔS/Δt=πD/T=3x58/60 --- V=174/60 --- V=2,9mm/s

b) Dados --- q = 2,4 A.h = 8,64x10³ C --- Δt = 400 dias = (400 x 24) h --- corrente elétrica média --- i=q/Δt=2,4/400x24 --- i=0,1/400 --- i=2,5.10^-4 A --- i=0,25mA

26- i=ΔQ/Δt --- 0,3= ΔQ/120 --- ΔQ=36C --- Q=ne --- 36=n.1,6.10^-19 --- n=2,25.10²⁰ elétrons --- R- E

27- Princípio de funcionamento de uma lâmpada de filamento (lâmpada comum) --- ela possui um filamento (resistor), conectado à rede elétrica por dois pontos de contato, a rosca metálica (parte rosqueada) e o pino inferior --- para que o filamento seja

percorrido por corrente elétrica, fique incandescente e emita luz, entre esses dois pontos de contato deve existir uma diferença de potencial e o filamento pode dissipar energia sob forma térmica e principalmente luminosa --- a proposta de Mateus é falsa, pois ela não constitui um circuito fechado --- Carlos estabeleceu um curto circuito, pois ligou os dois pólos da pilha em um único ponto de contato (rosca metálica) --- nas montagens de João e Pedro o circuito está ligado corretamente entre os dois pontos de contato, o pino inferior e a parte rosqueada, estabelecendo assim, entre eles uma diferença de potencial, acendendo a lâmpada --- R- C

28- i=Q/Δt --- 1.2.10⁴=Q/25.10^-6 --- Q=1.2.10⁴.25.10^-6 --- Q=30.10^-2=0,3C --- R- D

29- R- B --- este fenômeno chama-se efeito Joule.

30- Em todo gráfico corrente elétrica x tempo a carga elétrica Q é numericamente igual à área

compreendida entre a reta representativa e o eixo do tempo (figura) --- área de um trapézio --- Q=(B + b).h/2=(4 + 1).4/2 --- Q=10C

31- i=Q/Δt --- 2=2,16.10⁵/Δt --- Δt=1.08.10⁵s =1,08.10⁵3.600 --- Δt=30h --- R- B

32- O1- Falsa --- bateria fornece corrente contínua e sempre com a mesma intensidade.

02. Correta --- o sentido convencional da corrente elétrica é sempre contrário ao do movimento dos elétrons livres que saem do pólo negativo e chegam ao positivo.

04. Correta --- trata-se do efeito Joule.

08. Correta --- elétrons tem carga negativa e o sentido do movimento (da força) é contrário ao do campo elétrico.

16- Correta --- trata-se de uma corrente alternada.

R- (02 + 04 + 08 + 16)=30

33- O gerador, por exemplo, uma pilha, transforma energia química em energia elétrica, transferindo energia aos portadores de carga elétrica, no caso de fio, são os elétrons livres do material do fio, que se deslocam constituindo assim uma corrente elétrica --- R- D

34- R- A --- veja teoria

35- 1 ampére = 1 A = 1 coulomb/segundo=1 C/s --- 1h=3 600s --- dado do exercício --- Q=0,8 A.h = 0,8 C/s.3 600s --- Q=2 880C --- corrente elétrica média --- im=Q/∆t --- 3,2 = 2 880/∆t --- ∆t=2 880/3,2=900s --- ∆t=900/60=15 min --- R- C

36- I. Correta --- se dois determinados metais estiverem em contato com uma solução eletrolítica, surge uma tensão elétrica entre esses dois metais e a solução, originando assim uma corrente elétrica. O caráter ácido da solução ajuda na condução da eletricidade.

II. Correta --- nos condutores metálicos a corrente elétrica consiste no movimento ordenado de elétrons livres.

III. Correta --- nos músculos da rã surge um fluxo de íons que surgem um circuito formado por três condutores - um, eletrolítico, e dois metálicos, que provocam sua contração.

R- E