Resolução comentada das questões de Física – vestibulares recentes – Eletrodinâmica – 2018/2019
01-
02-
03-
Cálculo da potência da bateria
A energia W utilizada no processo do carregamento foi de 90% de 105 j = 0,9.105
Po = W/t
R- B
04-
Toda bateria possui um polo positivo e um polo negativo, características semelhantes às desse peixe, onde o polo positivo seria a cabeça e o negativo a cauda.
Esses dois polos originam uma diferença de potencial (tensão ou voltagem) que originam a movimentação de corrente elétrica, que no caso do peixe, quando tocado, pode liberar uma forte descarga elétrica, imobilizando e até matando suas presas ou agressores.
R- C
05-
R- A
06-
Se você não domina a teoria, ela está a seguir:
Se você dobrar o valor da resistência a potência ficará 2 vezes menor e se você triplicar a ddp a potência ficará 32 = 9 vezes maior
R- E
07-
São dados: P = 5,5.103 W; U = 220 V e i = ?
P = i.U
R- D
08-
Veja na tabela que a energia total consumida em 1 mês (30 dias) foi de Wt = 375 kWh e como a chaleira consome 2% dessa energia em 30 dias ela consumirá W1 = 0,02×375 W1 = 7,5 kWh (em 30 dias).
Em 1 dia ela consumirá W2 = 7,5/30 W2 = 0,25 kWh (energia gasta pela chaleira em 1 dia).
Mas o tempo de funcionamento dela por dia é t = 15 min = 15/60 = 1/4 = 0,25 h.
Po = W2/t = 0,25/0,25 Po = 1 kW = 1000 W
R- C
09-
Chuveiro
W = 70 kWh
Lâmpada
W = 72 kWh
R- A
10-
Veja o resumo teórico abaixo:
R – C
11-
R- C
12-
Nas condições da figura A, a ddp U do gerador deve ser a mesma que a do resistor e na figura B é o ponto onde a reta e a curva se interceptam ou seja, quando U = 10 V, i = 0,14 A.
P = i.U = 0,14.10
R- D
13-
R- E
14-
Fórmulas – Lei de Ohm
R = 22 Ω
R- C
15-
Fórmulas – Lei de Ohm
São dados: U = 20 V, P = 300 W e t = 1 min = 60 s.
P = i.U
Energia = potênciaxtempo
R- E
16-
17-
Lâmpada fluorescente
Cálculo do custo total de uma lâmpada fluorescente de potência Pf = 28 W = 28.10-3 kW durante sua vida útil fornecida (
Energia elétrica (Wf) consumida por essa lâmpada durante sua vida útil
Custo total de cada lâmpada fluorescente
Lâmpada incandescente
Cálculo do custo total de uma lâmpada incandescente de potência Pf = 100 W = 10-1 kW durante a mesma vida útil que a da fluorescente (
Energia elétrica (Wf) consumida por essa lâmpada durante sua vida útil
Observe que você necessita de 10 lâmpadas incandescentes (vida útil 10 000 h) para operar na mesma vida útil (mesmo período de tempo) que a das fluorescentes (vida útil 1 000 h).
Assim, o custo total de cada incandescente deverá ser C$ = custo de uma incandescente + 10xpreço de uma lâmpada incandescente = 250,00 + 10×4,00
Assim, o valor poupado será C$ = 290,00 – 90,00 = 200,00.
R- C
18-
Wantes = 160 + 800
Wdepois = 108 + 1000
Diferença
R- A
19-
Como é pedida a maior potência elétrica você deve selecionar a maior corrente elétrica fornecida pelo gráfico, que é de imáx = 60 A e, se a tensão é constante U = 110 V, basta você utilizar a expressão Pmáx = imáx.U = 60.110
R- D
20-
Para esse exercício nem é necessário utilizar conhecimentos de física, visto que a potência não muda, o importante mesmo é o tempo utilizado. Em 6 dias por semana por 30 min (meia hora) nós temos:
6.0,5 horas = 3 horas
No outro caso se utiliza o ferro 2 horas por semana. Então se economiza 3 – 2 = 1 hora por semana. Se fizermos a divisão 1/3 = 0,33 = 33% temos o quanto economizamos por semana em relação ao valor inicial. Alternativa B
21-
Energia elétrica W consumida por cada aparelho, por dia:
Geladeira
Computador
Televisão
Ar condicionado
Chuveiro
Forno
Energia total consumida por dia
Como cada painel de 1,0 m2 de área gera, em média, 0,5 kWh por dia, o número mínimo de painéis será 25/0,5 = 50 painéis.
R – C
22-
Segunda lei de Ohm (resistividade)
01. Correto – a expressão R =
02. Correto – a expressão R =
04. Correto – se associados em série você terá apenas um resistor de resistência 2R e a resistência oferecida por apenas um desses resistores com as mesmas características, mas com o dobro do comprimento l também será 2R, pois resistência elétrica R é diretamente proporcional ao comprimento l do fio.
08. Correto – se associados em paralelo você terá apenas um resistor de resistência R/2 e a resistência oferecida por apenas um desses resistores com as mesmas características, mas com o dobro da área de seção transversal também será R/2, pois resistência elétrica R é inversamente proporcional à área de seção transversal A do fio.
16- Falso – Dedução da unidade da resistividade (ρ) no sistema internacional de unidades (SI)
R- (01 + 02 + 04 + 08) = 15
23-
Efeito Joule
Efeito Joule
Esse aumento do “nível de vibração” dos átomos do condutor provocam um aumento de sua temperatura, fazendo-o liberar energia térmica (calor). Esse fenômeno é denominado efeito Joule.
Sendo a potência da P da fonte (usina geradora) constante, pela expressão P = i.U, quanto maior a tensão U no gerador, menor será a corrente (menor perda por efeito Joule) na linha capaz de transmitir uma determinada potência ao consumidor.
Essa perda de potência P (e consequentemente de energia elétrica) por efeito Joule é fornecida pela expressão P = R.i2 onde P é a potência da fonte constante, R a resistência equivalente da linha de transmissão e i a intensidade da corrente elétrica na mesma. Assim, como convém P dissipada menor, você deve diminuir R e i.
Para diminuir a resistência equivalente R da linha de transmissão, pela segunda lei de Ohm
fornecida acima, mantendo L e S constantes, você deve diminuir o valor da resistividade (R e
R- D
24-
Segunda lei de Ohm
25-
São dados: ρ = 2,8.10–8 Ω; L = 1000 m = 103 m; A = 2 mm2 = 2.10-6 m2.
R = ρ.L/A = 2,8.10-8.103/2.10-6 = 1,4.10-5/10-6 = 1,4.10
R- D
26-
Primeira lei de Ohm
Segunda lei de Ohm (Resistividade)
O gráfico Vxi fornecido refere-se à primeira lei de Ohm (teoria acima) onde R é constante para quaisquer valores de V e i e, por exemplo, escolhendo quando V = 50 V, i = 100 mA = 100.10-3 A = 0,1 A
Aplicando agora a 2a lei de Ohm (veja teoria acima) sendo dados: R = 500 Ω; L = 2 m e
10-8.104
R- B
27-
Como tem curto circuito vamos refazer a associação marcando todos os nós que possuem o mesmo potencial com a mesma letra (A) e os outros, C e D e, em seguida vamos calcular a resistência do resistor equivalente conforme a sequência a seguir:
Entre os pontos A e B a corrente circula apenas pelo ultimo resistor de 12 Ω
Ou ainda, veja na figura que se a corrente elétrica i entrar pelo ponto A ela se desviará conforme
Indicado e circulará apenas pelo último resistor
R- B
28-
Observe que os pontos P,Q, R e S possuem o mesmo potencial (curto circuito) então você pode uni-los (primeira e segunda figuras) refazendo o circuito e, calculando a resistência do resistor equivalente conforme a sequência de figuras.
29-
Formulas utilizadas na resolução do exercício:
Relações entre corrente elétrica (i), tensão (U), resistência elétrica (R) e
potencia elétrica (Po)
Resolução do exercício
30-
Todos os dados já estão no SI. É possível notar que há uma chave aberta e uma chave fechada no circuito. O ramo que está com a chave aberta não permite a passagem de corrente e, portanto, pode ser desconsiderado junto com a resistência que há nele, pois o circuito não o ‘sente’. Assim, a resistência equivalente será a operação entre as duas resistências em paralelo:
A resistência equivalente é a resistência que produz os mesmos efeitos de corrente e tensão quando substitui as duas outras resistências no circuito, com isso e com a lei de Ohm é possível calcular a corrente que flui pelo circuito, a lei de Ohm é dada por:
31-
Como as três pilhas estão associadas em paralelo (mesma ddp) elas se comportam como se fossem uma única pilha de ddp U = 25 V.
Observe com atenção os resistores e veja que R1 está em série com R2 e R3 que estão em paralelo entre si e que o voltímetro está indicando apenas a ddp dessa associação paralelo.
Veja um esquema simbólico dessa associação e na sequência das figuras o cálculo da resistência do resistor equivalente Req e da corrente elétrica total i.
Quando a corrente total i = 2,5 A chega na associação paralelo de resistores de mesmo valor (10 Ω) ela se divide pela metade e cada resistor fica percorrido por i = 1,25 A e sob ddp de U = R.i = 10.1,25 = 12,5 V, que é a indicação do voltímetro colocado em paralelo em seus terminais.
O amperímetro indica a corrente que passa por ele que vale i = 2,5 A.
R- D
32-
Se as lâmpadas são idênticas cada uma possui a mesma resistência elétrica RL e são percorridas pela mesma corrente iL.
Observe no esquema do circuito que, se o resistor R está sob ddp de U = 3V, cada uma das três lâmpadas terão a mesma ddp (paralelo a ddp é a mesma) de U’ = (12 – 3) = 9 V.
Como cada lâmpada está sob ddp de U’ = 9 V pelo gráfico você verifica que a corrente em cada lâmpada será iL = 100 mA = 100.10-3 A = 0,1 A. Assim, a corrente total será itotal = 3iL = 3.0,1= 0,3 A.
Essa corrente itotal = 0,3 A é a corrente que passa pelo resistor R que está sob ddp de U = 3V.
R- A
33-
Se você aumenta a resistência variável R mantendo U constante você estará diminuindo i, pois na expressão R =U/i, com U constante R e i são inversamente proporcionais.
Se você diminui P você estará diminuindo i, pois na expressão P = U.i, com U constante, P e i são i são diretamente proporcionais e, ao mesmo tempo estará diminuindo a energia consumida E pois,
P = E/t, com t constante P e E são diretamente proporcionais.
R- A
34-
Na associação paralelo a resistência do resistor equivalente pode ser calculada por Req = produto/soma = (40 x 10)/(40 + 10) = 400/50
Na associação paralelo a tensão U = 12 V é a mesma para os dois resistores
144/40
R- C
35-
Falsa
B. Falsa
C. Falsa
D. Falsa
E. Correta;
R- E
36-
Observe que a resistência variável Req e o ferro elétrico de resistência RF estão associados em série
Sendo a corrente máxima i = 10 A a mesma para os dois (característica da associação série) e como a tensão no ferro deve ser de VF = 110 V, a tensão em Req também deve ser de Veq = 110 V, pois Ventrada = 220 V deve ser a soma das tensões parciais ou seja, a tensão em cada um deve ser de 110 V (característica da associação série).
R – B
37-
A figura abaixo mostra um desses isolantes topológicos e, observe que a tensão U é a mesma
para cada resistência (da superfície e do interior) e que elas estão associadas em paralelo.
Características da associação paralelo
Fórmulas válidas para a associação paralelo
38-
a) Claro que os aparelhos mencionados estão associados em paralelo, pois a ddp (tensão, voltagem) é a mesma para todos (U = 110 V).
Associação paralelo
39-
1. Correta
Cálculo da resistência (Req) do resistor equivalente na associação série
Portanto, numa associação de resistores em série, o resistor equivalente sempre tem resistência maior que qualquer uma das resistências dos resistores que formam a associação.
02. Falsa
03. Correta
No processo de carga, quando os capacitores em série estiverem ligados ao gerador de tensão U, as cargas que saem de uma armadura serão deslocadas para a seguinte até que as cargas de todas as armaduras tenham o mesmo módulo, ou seja, Q1 = Q2 = Q3 = Q, que é igual à carga do capacitor equivalente.
Observe que, se as cargas são iguais e as capacitâncias são diferentes, a diferença de potencial (tensão) também será diferente.
Você também pode calcular o capacitor equivalente como Ceq = produto/soma tomados dois a dois.
Lembre-se de que o Ceq é sempre menor que a capacitância de cada um dos capacitores associados.
R- E
40-
Formulas utilizadas na resolução do exercício:
Relações entre corrente elétrica (i), tensão (U), resistência elétrica (R) e
potencia elétrica (Po)
Resolução do exercício
41-
Todos os dados já estão no SI. É possível notar que há uma chave aberta e uma chave fechada no circuito. O ramo que está com a chave aberta não permite a passagem de corrente e, portanto, pode ser desconsiderado junto com a resistência que há nele, pois o circuito não o ‘sente’. Assim, a resistência equivalente será a operação entre as duas resistências em paralelo:
A resistência equivalente é a resistência que produz os mesmos efeitos de corrente e tensão quando substitui as duas outras resistências no circuito, com isso e com a lei de Ohm é possível calcular a corrente que flui pelo circuito, a lei de Ohm é dada por:
42-
A ideia principal nesse problema é lembrar que o capacitor funciona como um circuito aberto em corrente contínua, assim não haverá passagem de corrente na malha em que o capacitor se encontra, inutilizando o resistor que se encontra ali. A corrente I que flui pelo circuito é então apenas a que passa na malha em que se encontra a fonte U=30 V e a resistência restante R, o circuito equivalente com essas modificações é exibido na imagem abaixo.
43-
Como as três pilhas estão associadas em paralelo (mesma ddp) elas se comportam como se fossem uma única pilha de ddp U = 25 V.
Observe com atenção os resistores e veja que R1 está em série com R2 e R3 que estão em paralelo entre si e que o voltímetro está indicando apenas a ddp dessa associação paralelo.
Veja um esquema simbólico dessa associação e na sequência das figuras o cálculo da resistência do resistor equivalente Req e da corrente elétrica total i.
Quando a corrente total i = 2,5 A chega na associação paralelo de resistores de mesmo valor (10 Ω) ela se divide pela metade e cada resistor fica percorrido por i = 1,25 A e sob ddp de U = R.i = 10.1,25 = 12,5 V, que é a indicação do voltímetro colocado em paralelo em seus terminais.
O amperímetro indica a corrente que passa por ele que vale i = 2,5 A.
R- D
44-
Relembrando alguns conceitos de plano inclinado:
45-
Se as lâmpadas são idênticas cada uma possui a mesma resistência elétrica RL e são percorridas pela mesma corrente iL.
Observe no esquema do circuito que, se o resistor R está sob ddp de U = 3V, cada uma das três lâmpadas terão a mesma ddp (paralelo a ddp é a mesma) de U’ = (12 – 3) = 9 V.
Como cada lâmpada está sob ddp de U’ = 9 V pelo gráfico você verifica que a corrente em cada lâmpada será iL = 100 mA = 100.10-3 A = 0,1 A. Assim, a corrente total será itotal = 3iL = 3.0,1= 0,3 A.
Essa corrente itotal = 0,3 A é a corrente que passa pelo resistor R que está sob ddp de U = 3V.
R- A
46-
1 mA = 10-3 A
R- C
47-
Uma situação prática bastante comum nas residências e nos hotéis é o chamado
“interruptor paralelo”, onde, na realidade a ligação é em série, na qual é possível ligar ou desligar uma determinada lâmpada, de forma independente, estando no ponto mais alto ou mais baixo de uma escada, da maneira indicada nas sequências abaixo.
R- E
48-
Se você aumenta a resistência variável R mantendo U constante você estará diminuindo i, pois na expressão R =U/i, com U constante R e i são inversamente proporcionais.
Se você diminui P você estará diminuindo i, pois na expressão P = U.i, com U constante, P e i são i são diretamente proporcionais e, ao mesmo tempo estará diminuindo a energia consumida E pois,
P = E/t, com t constante P e E são diretamente proporcionais.
R- A
49-
Na associação paralelo a resistência do resistor equivalente pode ser calculada por Req = produto/soma = (40 x 10)/(40 + 10) = 400/50
Na associação paralelo a tensão U = 12 V é a mesma para os dois resistores
144/40
R- C
50-
Veja na sequência das figuras abaixo o cálculo da resistência do resistor equivalente:
Req = U/i ⇒ 3,5 = 12/i ⇒ i = 3,2 A.
R- B
51-
Falsa
B. Falsa
C. Falsa
D. Falsa
E. Correta;
R- E
52-
Primeiro circuito
Segundo ciercuito
Terceiro circuito
Quarto circuito
R- C
53-
R- B
54-
Observe que a resistência variável Req e o ferro elétrico de resistência RF estão associados em série
Sendo a corrente máxima i = 10 A a mesma para os dois (característica da associação série) e como a tensão no ferro deve ser de VF = 110 V, a tensão em Req também deve ser de Veq = 110 V, pois Ventrada = 220 V deve ser a soma das tensões parciais ou seja, a tensão em cada um deve ser de 110 V (característica da associação série).
R – B
55-
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).
56-
57-
Os valores nominais do LED são P = 8 W e U = 4 V fornecidos pelo enunciado (LED (L) de 8 W, que opera com 4 V).
Pelos valores nominais você pode calcular o valor da resistência do LED através da expressão P =
Para que o LED opere segundo sua tensão nominal (U = 4 V) ele deverá ser percorrido por uma corrente elétrica de R =
Como R e RL estão em série a corrente elétrica neles é a mesma e a resistência do resistor equivalente será Req = R + RL = R + 2.
R = 1 Ω.
R- A
58-
A figura abaixo mostra um desses isolantes topológicos e, observe que a tensão U é a mesma
para cada resistência (da superfície e do interior) e que elas estão associadas em paralelo.
Características da associação paralelo
Fórmulas válidas para a associação paralelo
59-
60-
Observe que os pontos P,Q, R e S possuem o mesmo potencial (curto circuito) então você pode uni-los (primeira e segunda figuras) refazendo o circuito e, calculando a resistência do resistor equivalente conforme a sequência de figuras.
61-
Primeiro, é importante retomar à lei de Ohm:
Pela equação, é possível observar que para manter a tensão U constante, ao diminuir a corrente devemos aumentar a resistência, e ao aumentar a corrente devemos diminuir a resistência. Portanto, como queremos a corrente de menor intensidade, devemos buscar o ramo que oferece a maior resistência. Para isso, vamos calcular a resistência equivalente de cada ramo para podermos comparar. Iremos utilizar as seguintes fórmulas para associações de resistores:
Caso I:
Como podemos ver o caso III tem a maior resistência, então a alternativa correta é então a (C).
62-
63-
A sequência abaixo mostra a representação simbólica do circuito e o cálculo da resistência equivalente Req = 5,8 + r (soma porque (r e 5,8 Ω) estão associados em série).
R- B
64-
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.
65-
Curva característica de um gerador
E = força eletromotriz e icc = corrente de curto circuito
R- A
66-
Cálculo da resistência do resistor equivalente onde R = 100 Ω e r = 20 Ω estão em série
Cálculo da corrente elétrica i no circuito
A potência dissipada no gerador é devida a sua resistência interna r = 20 Ω e fornecida por P = r.i2 = 20.12 = 20.1
R- E
67-
R- B
68-
Representando o circuito por meio dos símbolos convencionais:
Como os aparelhos de medidas são ideais você pode “curto-circuitar” o amperímetro (resistência interna nula) e retirar o voltímetro (resistência interna infinita).
Observe na figura acima que a tensão (ddp ou voltagem) no resistor R vale UR = 9,0 – 5,7 = 3,3 V e que ele é percorrido por uma corrente elétrica de i = 0,15 A (indicação do amperímetro).
R- E
69-
Quando o voltímetro é colocado em contato com os polos da bateria e indicar 12 V ele estará fornecendo o valor da força eletromotriz E da bateria
A ddp, tensão ou voltagem U nos terminais do resistor de R = 1 kΩ = 1.103 Ω, percorrido por i = 8 mA = 8.10-3 A (indicação do amperímetro) será
Equação do gerador U = E – r.i
R- A
70-
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).
71-
Como as três pilhas estão associadas em paralelo (mesma ddp) elas se comportam como se fossem uma única pilha de ddp U = 25 V.
Observe com atenção os resistores e veja que R1 está em série com R2 e R3 que estão em paralelo entre si e que o voltímetro está indicando apenas a ddp dessa associação paralelo.
Veja um esquema simbólico dessa associação e na sequência das figuras o cálculo da resistência do resistor equivalente Req e da corrente elétrica total i.
Quando a corrente total i = 2,5 A chega na associação paralelo de resistores de mesmo valor (10 Ω) ela se divide pela metade e cada resistor fica percorrido por i = 1,25 A e sob ddp de U = R.i = 10.1,25 = 12,5 V, que é a indicação do voltímetro colocado em paralelo em seus terminais.
O amperímetro indica a corrente que passa por ele que vale i = 2,5 A.
R- D
72-
Considerando o galvanômetro ideal, podemos utilizar a fórmula do divisor de corrente para calcular a razão pedida. O divisor de corrente diz que a corrente em um ramo IG será proporcional à corrente de entrada na malha I por um fator de resistência dado por:
73-
Todos os dados já estão no SI. É possível notar que há uma chave aberta e uma chave fechada no circuito. O ramo que está com a chave aberta não permite a passagem de corrente e, portanto, pode ser desconsiderado junto com a resistência que há nele, pois o circuito não o ‘sente’. Assim, a resistência equivalente será a operação entre as duas resistências em paralelo:
A resistência equivalente é a resistência que produz os mesmos efeitos de corrente e tensão quando substitui as duas outras resistências no circuito, com isso e com a lei de Ohm é possível calcular a corrente que flui pelo circuito, a lei de Ohm é dada por:
74-
Primeira lei de Kirchhoff ou lei dos nós: “A soma algébrica das correntes que chegam a um nó é igual à soma algébrica das correntes que saem do mesmo nó”.
Exemplo numérico
Baseado na lei acima, escolhendo um sentido de percurso para cada malha, partindo de um ponto, retornando ao mesmo ponto e igualando esta soma algébrica de tensões a zero, você pode estabelecer as seguintes convenções:
Quando o sentido da corrente i coincidir com o sentido do percurso escolhido para a malha, o sinal de R.i será positivo e quando o sentido da corrente i não coincidir com o sentido de percurso escolhido para a malha, o sinal R.i será negativo.
Observe no ponto A que a corrente que chega i é a soma das correntes que saem, ou seja, i = 2 + 6 = 8 A.
Percorrendo a malha I no sentido horário a partir de A, retornando a A e igualando a zero
Percorrendo a malha II no sentido horário a partir de A, retornando a A e igualando a zero
R- D
75-
Uma situação prática bastante comum nas residências e nos hotéis é o chamado
“interruptor paralelo”, onde, na realidade a ligação é em série, na qual é possível ligar ou desligar uma determinada lâmpada, de forma independente, estando no ponto mais alto ou mais baixo de uma escada, da maneira indicada nas sequências abaixo.
R- E
76-
A ideia principal nesse problema é lembrar que o capacitor funciona como um circuito aberto em corrente contínua, assim não haverá passagem de corrente na malha em que o capacitor se encontra, inutilizando o resistor que se encontra ali. A corrente I que flui pelo circuito é então apenas a que passa na malha em que se encontra a fonte U=30 V e a resistência restante R, o circuito equivalente com essas modificações é exibido na imagem abaixo.