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Eletricidade 2. ELETRICIDADE Questão 21) No circuito representado pela figura abaixo, estando o capacitor completamente carregado, leva-se a chave K da.

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1 Eletricidade 2

2 ELETRICIDADE Questão 21) No circuito representado pela figura abaixo, estando o capacitor completamente carregado, leva-se a chave K da posição A para a posição B. A quantidade de energia, em mJ dissipada pelo resistor de 1, após essa operação, é igual a: a) 5,0 b) 10 c) 25 d) 50

3 ELETRICIDADE Questão 21) Resolução: A figura mostra o circuito com o capacitor carregado, a chave fechada em B e os três resistores através dos quais é efetuada a descarga de energia. À medida que vai ocorrendo a descarga, a tensão (U) no capacitor vai diminuindo, diminuindo igualmente a tensão em cada um dos resistores, pois eles estão em paralelo, ligados ao capacitor. O tempo de descarga (Δt) também é igual ao tempo de funcionamento dos três resistores. O capacitor está carregado quando está sob tensão igual à da bateria, ou seja, U 0 = 100 V.

4 ELETRICIDADE Questão 21) Resolução:

5 ELETRICIDADE Questão 21) Resolução:

6 ELETRICIDADE Questão 21) Resolução:

7 ELETRICIDADE Questão 22) Visando economizar energia elétrica, uma família que, em 30 dias, consumia em média 240 kWh, substituiu doze lâmpadas de sua residência, dez de 60 W e duas de 100 W, por lâmpadas econômicas de 25 W. Na situação em que as lâmpadas ficam acesas 4 horas por dia, a troca resultou em uma economia de energia elétrica, aproximadamente, de: a) 62% b) 37% c) 25% d) 15% e) 5%

8 ELETRICIDADE Questão 24) O esquema abaixo mostra uma rede elétrica constituída de dois fios fase e um neutro, alimentando cinco resistores ôhmicos. Se o fio neutro se romper no ponto A, a potência dissipada irá aumentar apenas no(s) resistor(es): a) R1 e R3 b) R2 e R5 c) R3 d) R4

9 ELETRICIDADE Questão 24) Resolução:

10 ELETRICIDADE Questão 24) Resolução: Com o fio neutro rompido, esses dois resistores ficam associados em série e a associação submetida à tensão U = 220 V e percorridos pela mesma corrente (i), como mostra a figura a seguir.

11 ELETRICIDADE Questão 24) Resolução:

12 ELETRICIDADE Questão 24) Resolução:

13 ELETRICIDADE Questão 28) Dois geradores ideais, de tensões iguais a V, foram ligados a dois resistores iguais, de resistência R, conforme ilustram os circuitos a seguir. Considerando o exposto, a razão da corrente em um dos resistores do circuito (a) pela de um resistor de (b) é: a) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 e) 4

14 ELETRICIDADE Questão 28) Resolução:

15 ELETRICIDADE Questão 28) Resolução:

16 ELETRICIDADE Questão 30) Com relação ao campo magnético terrestre e à orientação geográfica, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.

17 ELETRICIDADE Questão 30) 01) O polo Sul magnético terrestre situa-se na região do polo Norte geográfico terrestre. Correto. Uma bússola colocada próxima a um ímã tem o seu polo norte atraído pelo polo sul do ímã. Portanto o polo norte de uma bússola imersa no campo magnético deve ser atraído pelo polo Sul do grande ímã que é o planeta que está localizado no Norte geográfico. 02) As linhas de campo magnético do campo magnético terrestre emergem do polo, na região do polo Sul geográfico. Correto. As linhas de campo magnético de um ímã emergem do polo Norte magnético que é o polo Sul geográfico.

18 ELETRICIDADE Questão 30) 04) O magma, presente na litosfera terrestre, e a revolução da Terra em torno do Sol são as fontes do campo magnético terrestre. Errado. A revolução da Terra em torno do Sol não tem nada a ver com isto. 08) Os fenômenos atmosféricos das auroras Boreal e Austral são observados em função da existência do campo magnético terrestre. Certo. Os campos magnéticos desviam partículas emitidas pelo Sol que colidem com a atmosfera terrestre. 16) Na Groenlândia, situada entre as latitudes 60º e 80º norte, o fluxo magnético associado ao campo magnético terrestre é menor do que o fluxo magnético existente no Brasil, que está situado entre as latitudes 20º e 50º sul. Errado. Quanto mais próximo dos polos mais intenso é o campo magnético.

19 ELETRICIDADE Questão 32) Um elétron penetra numa região entre duas placas planas e paralelas pela fenda F 1 e a atravessa segundo a direção tracejada mostrada na figura, saindo pela fenda F 2, sem sofrer desvio. Durante a travessia, o elétron fica sujeito a um campo de indução magnética B e a um campo elétrico E, ambos uniformes.

20 ELETRICIDADE Questão 32) Considerando o sistema de referência xyz, e sabendo que as placas são paralelas ao plano xz, isso será possível se: a) B tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo x, e E tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z. b) B tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z, e E tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo y. c) B tiver a mesma direção e o mesmo sentido do eixo y, e E tiver a mesma direção e o sentido oposto ao do eixo z. d) B e E tiverem a mesma direção e o mesmo sentido do eixo z. e) B e E tiverem a mesma direção e o mesmo sentido do eixo x.

21 ELETRICIDADE Questão 32) Resolução: Justificativa da letra A Para que o elétron não seja desviado, a resultante das forças atuantes sobre ele é nula. Como a partícula possui carga negativa, a força elétrica tem sentido oposto ao do campo. Se E tem o mesmo sentido do eixo z, a força elétrica está sobre esse mesmo eixo orientada para baixo. Se B tem o mesmo sentido do eixo x, pela regra da mão direita, a força magnética está sobre o eixo z, orientada para cima. Podemos ainda relacionar as intensidades desses campos. Sendo v e q os módulos da velocidade e da carga do elétron, temos:

22 ELETRICIDADE Questão 42) Um feixe de partículas eletrizadas P 1 e P 2, de mesma massa, penetra em um campo magnético com mesma velocidade v. Observase que o feixe, ao penetrar no campo magnético, dividese em dois, percorrendo trajetórias circulares de raios R 1 = 2 R 2, conforme figura a seguir. É CORRETO afirmar:

23 ELETRICIDADE Questão 42) a) a força magnética que atua nas partículas eletrizadas P 1 é maior que a força magnética que atua nas partículas eletrizadas P 2, e por isso descrevem uma trajetória de raio R 1 maior que R 2. b) a força magnética que atua nas partículas eletrizadas P 2 é maior que a força magnética que atua nas partículas eletrizadas P 1, e por isso descrevem uma trajetória de raio R 2 menor que R 1. c) as cargas elétricas das partículas P 1 e P 2 são de mesmo sinal, sendo a carga da partícula P 1 maior que a da partícula P 2. d) as cargas elétricas das partículas P 1 e P 2 são de sinais contrários, sendo a carga da partícula P 2 menor que a da partícula P 1.

24 ELETRICIDADE Questão 42) Resolução: Justificativa da letra B

25 ELETRICIDADE Questão 42) Resolução: Justificativa da letra B

26 ELETRICIDADE Questão 44) Na figura a seguir está representada uma espira quadrada de lado igual a 10,0 cm, situada no interior de um campo magnético uniforme B, perpendicular ao plano do papel e dirigido para dentro do papel, cuja intensidade é 0,50 Weber/m 2. O plano formado pela espira é paralelo ao papel. Quando o campo magnético tem seu sentido completamente invertido, surge na espira uma força eletromotriz induzida de 5,0 V. O intervalo de tempo médio utilizado para inverter completamente o sentido do campo magnético, neste caso, é: a) 1,0 x s b) 1,0 x s c) 2,0 x s d) 10 s e) zero

27 ELETRICIDADE Questão 44) FLUXO MAGNÉTICO ( = B.A.cos ) LEI DE FARADAY ( (induzida) i(induzida) )

28 ELETRICIDADE Questão 44) LEI DE FARADAY ( (induzida) i(induzida) )

29 ELETRICIDADE Questão 44) LEI DE FARADAY ( (induzida) i(induzida) )

30 ELETRICIDADE Questão 44) LEI DE LENZ: O sentido da corrente elétrica induzida é tal que seus efeitos tendem a se opor à causa que lhe deu origem.

31 ELETRICIDADE Questão 44) Resolução:

32 ELETRICIDADE Questão 47) Os dínamos são geradores de energia elétrica utilizados em bicicletas para acender uma pequena lâmpada. Para isso, é necessário que a parte móvel esteja em contato com o pneu da bicicleta e, quando ela entra em movimento, é gerada energia elétrica para acender a lâmpada. Dentro desse gerador, encontram-se um imã e uma bobina.

33 ELETRICIDADE Questão 47) O princípio de funcionamento desse equipamento é explicado pelo fato de que a: a) corrente elétrica no circuito fechado gera um campo magnético nessa região. b) bobina imersa no campo magnético em circuito fechado gera uma corrente elétrica. c) bobina em atrito com o campo magnético no circuito fechado gera uma corrente elétrica. d) corrente elétrica é gerada em circuito fechado por causa da presença do campo magnético. e) corrente elétrica é gerada em circuito fechado quando há variação do campo magnético. Resolução: LEI DE FARADAY: A corrente elétrica induzida num circuito fechado ocorre quando há variação do fluxo magnético através do circuito. OBSERVAÇÃO: DÍNAMO: GERADOR DE CORRENTE CONTÍUNUA (CC) ALTERNADOR: GERADOR DE CORRENTE ALTERNADA (CA)

34 ELETRICIDADE Questão 15) Um estudante deseja medir o campo magnético da Terra no local onde ele mora. Ele sabe que está em uma região do planeta por onde passa a linha do Equador e que, nesse caso, as linhas do campo magnético terrestre são paralelas à superfície da Terra. Assim, ele constrói um solenóide com 300 espiras por unidade de comprimento, dentro do qual coloca uma pequena bússola. O solenóide e a bússola são posicionados em um plano paralelo à superfície da Terra de modo que, quando o interruptor está aberto, a direção da agulha da bússola forma um ângulo de 90º com o eixo do solenóide. Ao fechar o circuito, o amperímetro registra uma corrente de 100,0 mA e observa-se que a deflexão resultante na bússola é igual a 62º. A partir desse resultado, determine o valor do campo magnético da Terra, considerando: 0 = 1, T.m/A, sen 62º = 0,88, cos 62º = 0,47 e tg 62º = 1,87.

35 ELETRICIDADE Questão 15) Resolução: Pela regra da mão direita nº1 (lei de Ampère), o vetor indução magnética no interior do solenóide é horizontal para direita. O vetor indução magnética terrestre é orientado para o norte. A figura ilustra esses vetores:

36 ELETRICIDADE Questão 18) Em uma balança analítica eletrônica, o prato que recebe a massa M, a ser aferida, fica sobre um suporte acoplado a uma bobina quadrada de lado 5,0 cm e com 10 voltas, que se ajusta perpendicularmente às linhas de campo magnético B, uniforme e constante, de módulo igual a 2,0 T, orientado para fora do plano da figura. A corrente elétrica produzida pela célula fotoelétrica C, ao percorrer a bobina, interage com o campo magnético, resultando em uma força magnética que sustenta o prato e o suporte na posição de equilíbrio mecânico. A balança está zerada quando o nível do braço indicador D coincide com o fundo do prato vazio. Quando a massa M é colocada sobre o prato, o conjunto sai da posição de equilíbrio e tende a mover-se para baixo, desalinhando o braço indicador com o fundo do prato. Nesta situação surge uma corrente elétrica na bobina fazendo com que o fundo do prato volte à sua posição original.

37 ELETRICIDADE Questão 18) Considere que a balança encontra-se inicialmente zerada e o fluxo do campo magnético sobre a bobina mantenha-se constante. Dado: g = 10,0 m/s 2 Determine: a) O módulo, a direção e o sentido da força magnética resultante sobre a bobina devido à massa de 10 g colocada sobre o prato. Resolução: Como o sistema corpo-prato-bobina está em equilíbrio, a resultante das forças externas sobre ele é nula, ou seja, a força magnética resultante é a que age sobre o lado da bobina totalmente imerso no campo magnético (as forças magnéticas laterais, F1 e F2, têm resultante nula), equilibrando a força peso atuante no corpo: ambas têm a mesma intensidade, em sentidos opostos.

38 ELETRICIDADE Questão 18) Resolução: Como o peso do corpo é vertical para baixo, a força magnética tem direção vertical, sentido para cima e sua intensidade é: F = P = m g = 10 –2 10 F = 0,1 N. A figura abaixo mostra essas forças:

39 ELETRICIDADE Questão 18) b) O módulo e o sentido (horário ou anti-horário) da corrente elétrica na bobina necessária para equilibrar a massa de 10 g, bem como a potência elétrica dissipada pela bobina nessa situação. A resistência ôhmica R equivalente da bobina é 50 Ω. Resolução: Pela regra da mão direita nº 2 (produto vetorial), o sentido da corrente elétrica na bobina é horário, como indicado na figura anterior. A força magnética na bobina é:

40 ELETRICIDADE Questão 19) Com o objetivo de separar isótopos de um determinado elemento químico, pode-se usar o dispositivo esquematizado abaixo. Os isótopos ionizados com carga q são acelerados por uma diferença de potencial V. Em seguida, passam por uma região, o filtro, onde estão aplicados um elétrico E e um campo magnético B, perpendiculares entre si. Considerando o exposto e desprezando os efeitos gravitacionais, calcule a massa do isótopo que chega ao coletor em função de q, V, E e B.

41 ELETRICIDADE Questão 19) Resolução:

42 ELETRICIDADE Questão 19) Resolução:

43 ELETRICIDADE Questão 23) Um transformador tem os seguintes valores nominais: 110 V, 220 V e 2200 W. Sabendo que o enrolamento cujos terminais indicam 110 V tem 250 espiras, determine:

44 ELETRICIDADE Questão 23) Um transformador tem os seguintes valores nominais: 110 V, 220 V e 2200 W. Sabendo que o enrolamento cujos terminais indicam 110 V tem 250 espiras, determine: a) o número de espiras do enrolamento correspondente à força eletromotriz de 220 V; Resolução:

45 ELETRICIDADE Questão 23) b) a intensidade da corrente em cada terminal quando se utiliza esse transformador para ligar uma televisão, com valores nominais de 220 V e 880 W, a uma tomada que fornece 110 V; Resolução:

46 ELETRICIDADE Questão 23) c) a intensidade máxima da corrente em cada terminal. Resolução:


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