Corrente eletrica e leis de Ohm.pmd - Colégio Kelvin

Física
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Corrente elétrica e Leis de Ohm
a Série do Ensino Médio
ATIVIDADE I
1. No circuito simples esquematizado abaixo, tem-se uma bateria
ligada a uma lâmpada incandescente.
Copie o esquema dado e indique o sentido convencional da
corrente elétrica através da lâmpada, em seguida calcule a
intensidade média da corrente elétrica que atravessa a lâmpada,
sabendo-se que uma carga elétrica, em módulo, de 60 C
atravessa uma secção reta do filamento da mesma num intervalo
de tempo de 2,0 minutos.
2. A carga elétrica de um elétron é, em módulo, igual a
1,6 ⋅ ⋅ 10 –19 C. Se num intervalo de tempo de 10 segundos
passou através de uma secção reta de um fio metálico um
número de elétrons igual a 5,0 ⋅ ⋅ 10 20 , calcule:
a) a carga elétrica, em módulo, que passou por uma seção
reta do condutor, nesse intervalo de tempo;
b) a intensidade média de corrente elétrica que flui através
desse condutor.
3. (UFRGS) Em um chuveiro elétrico com a chave ligada na
posição de inverno passa a cada 2,0 segundos, através de uma
secção reta do resistor, 25 ⋅ ⋅ 10 19 elétrons. Calcule a intensidade
média de corrente elétrica que flui através do resistor do
chuveiro. Dado: carga elétrica elementar = 1,6 ⋅ ⋅ 10 –19 C.
4. (UFPE) O gráfico a seguir dá informações sobre a corrente
elétrica que percorre um fio metálico durante o intervalo de
tempo correspondente a 20 segundos.
A intensidade média da corrente elétrica que flui através desse
condutor durante o intervalo de tempo descrito é igual a:
a) 5 A.
b) 8,75 A.
c) 10 A.
d) 17,5 A.
e) 20 A.
5. (MACKENZIE) O gráfico abaixo dá informações sobre a corrente
elétrica que percorre
um fio metálico
durante o intervalo
de tempo correspondente
a 20 segundos.
Assinale a alternativa que apresenta o tipo de partículas livres
que constituem essa corrente elétrica e a quantidadade
de carga elétrica, em módulo, que passa através de uma secção
reta do condutor entre os instantes 0 e 20 segundos.
a) elétrons livres e 150 C. d) prótons livres e 200 C.
b) elétrons livres e 200 C. e) íons livres e 150 C.
c) prótons livres e 150 C.
6. (UEL/2008) A capacidade de carga das pilhas e baterias é
dada na unidade A⋅h (ampére-hora). 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 –19 C.
a) q = 16 ⋅ ⋅ 10 5 C, n = 10 ⋅ ⋅ 10 14 elétrons.
b) q = 160 ⋅ ⋅ 10 5 C, n = 10 ⋅ ⋅ 10 24 elétrons.
c) q = 1, 6 ⋅ ⋅ 10 5 C, n = 1 ⋅ ⋅ 10 24 elétrons.
d) q = 1, 6 ⋅ ⋅ 10 4 C, n = 1 ⋅ ⋅ 10 14 elétrons.
e) q = 16 ⋅ ⋅ 10 4 C, n = 1 ⋅ ⋅ 10 19 elétrons.
7. (FUVEST/2010) 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 300 000 A.
Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada
por um raio de 300 000 A e com duração de 0,5 s?
a) 1/2. d) 1/10.
b) 1/3. e) 1/20.
c) 1/4.
8. (UNESP/2009) Os valores nominais de uma lâmpada
incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA.
Isso significa que a resistência elétrica do seu filamento é de:
a) 150 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
b) 300 Ω, sempre, com a lâmpada acesa ou apagada.
c) 300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior
quando apagada.
d) 300 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem menor
quando apagada.
e) 600 Ω com a lâmpada acesa e tem um valor bem maior
quando apagada.
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9. (UEL/2008) Um condutor é caracterizado por permitir a passagem
de corrente elétrica ao ser submetido a uma diferença
de potencial. Se a corrente elétrica que percorre o condutor
for diretamente proporcional à tensão aplicada, este é um condutor
ôhmico. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente,
as correntes elétricas que atravessam um condutor
ôhmico quando submetido a tensões não simultâneas de
10, 20, 30, 40 e 50 volts.
a) 0,5 A; 1,0 A; 2,0 A; 4,0 A; 8,0 A.
b) 0,5 A; 2,5 A; 6,5 A; 10,5 A; 12,5 A.
c) 1,5 A; 3,0 A; 6,0 A; 12,0 A; 18,0 A.
d) 0,5 A; 1,5 A; 3,5 A; 4,5 A; 5,5 A.
e) 0,5 A; 1,0 A; 1,5 A; 2,0 A; 2,5 A.
10. (UFSC/2010) A tabela abaixo mostra diversos valores de diferença
de potencial aplicados a um resistor R 1 e a corrente
que o percorre.
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ddp = U (volt) corrente = i (ampère)
11,0 5
13,2 6
15,4 7
17,6 8
19,8 9
Responda as perguntas abaixo e justifique suas respostas.
a) A relação R = U/i representa o enunciado da lei de Ohm?
b) A relação R = U/i é válida para resistores não ôhmicos?
c) O resistor R 1 é ôhmico?
11. (UNESP) As medidas de tensão (U) e intensidade de corrente
elétrica (i), feitas num circuito elétrico constituído por um
resistor, possibilitaram a construção do quadro abaixo.
U (V) 200 100 Y
i (A) X 5,0 1,0
a) Em que condição podemos afirmar que o resistor em
questão é ôhmico?
b) Se o resistor for ôhmico, quais os valores de X e Y, ausentes
no quadro?
12. (UNICAMP) Sabe-se que a resistência elétrica de um fio cilíndrico
é diretamente proporcional ao seu comprimento e
inversamente proporcional à área de sua secção reta.
a) O que acontece com a resistência do fio quando
triplicamos o seu comprimento?
b) O que acontece com a resistência do fio quando duplicamos
o raio de sua secção reta?
13. Calcule a resistência (aproximadamente) de um fio metálico
de 152,5 m de comprimento e 0,300 mm 2 de área de secção
reta.
Dado: resistividade elétrica do metal = 3,3 ⋅ ⋅
⋅
a) 150 Ω. d) 250 Ω.
b) 168 Ω. e) 300 Ω.
c) 200 Ω.
⋅ 10 –7 Ω ⋅
⋅ m.
14. (FGV-RJ/2008) Um fio de cobre tem um raio igual a r, uma
resistência R e comprimento L. Se o raio do fio for duplicado
e o comprimento reduzido à metade, o novo valor da resistência
vale:
a) 4R. d) R/8.
b) R/4. e) 8R.
c) R.
15. A figura ao lado mostra a montagem
de uma lâmpada incandescente de resistência
12 Ω, considerada ôhmica,
ligada a uma bateria de 6,0 V.
Responda:
a) Você está de acordo com a montagem
proposta?
b) Caso você desaprove a montagem, sugira uma outra e
indique o sentido da corrente elétrica através da lâmpada.
Qual a intensidade dessa corrente elétrica?
16. (UFMG/2010) 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.
17. (ENEM/2012) Um curioso estudante, empolgado com a aula
de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar
sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e extremidades
descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender
a lâmpada:
GONÇALVES FILHO, A.; BAROLLI, E. Instalação Elétrica: investigando
e aprendendo. São Paulo: Scipione, 1997 (adaptado).
Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a
lâmpada acendeu?
a) (1), (3), (6). d) (1), (3), (7).
b) (3), (4), (5). e) (1), (2), (5).
c) (1), (3), (5).

ATIVIDADE II
1. Um condutor metálico é percorrido por uma corrente elétrica
de intensidade constante e igual a 12 A.
a) Qual a carga elétrica, em módulo, que passa através de
uma secção reta do condutor num intervalo de tempo
de 5,0 segundos?
b) Qual o número de elétrons que atravessaram a secção
reta do fio nesse intervalo de tempo?
Dado: carga elétrica elementar = 1,6 ⋅ ⋅ 10 –19 C.
2. (UFSCar/2008) 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 –19 C, o número de portadores de carga que
fluíram durante essa descarga está mais próximo de
a) 10 17 .
b) 10 14 .
c) 10 11 .
d) 10 8 .
e) 10 5 .
3. (UNESP) Suponha que, no experimento de eletrólise representado
na figura, 3 C de carga elétrica positiva e 3 C de
carga elétrica negativa atravessam o plano PP’ a cada intervalo
de tempo de 1,0 s.
A corrente elétrica média que atravessa o circuito tem intensidade
igual a:
a) zero.
b) 1 A.
c) 3 A.
d) 5 A.
e) 6 A.
4. (UFJF) Medidas da corrente elétrica em função da diferença
de potencial aplicada, foram realizadas em dois resistores de
metais diferentes, encontrando-se os resultados relacionados
abaixo. Durante as medidas a temperatura dos resistores foi
mantida constante.
5. (UFRRJ) Um fio metálico tem resistência R e diâmetro d.
Considerando sempre o mesmo comprimento L deste fio, se
o diâmetro fosse 2d, sua resistência seria:
a) R/3. d) R.
b) R/4. e) R/2.
c) 2R.
6. Qual a resistência elétrica de um fio de ferro de 10 metros de
comprimento e área da secção transversal igual a 0,01 m 2
sabendo-se que a resistividade elétrica do ferro é 10 –7 Ω ⋅
⋅ m?
10. (UEL) Um aluno resolveu medir a resistência elétrica de dois
fios de cobre, A e B. O fio A é três vezes mais comprido que
o fio B, possuindo diâmetro duas vezes maior do que o fio B.
O valor correto que o aluno deve esperar para a razão das
resistências R A /R B é:
a) 9/2. d) 4/3.
b) 9/4. e) 3/4.
c) 3/2.
RESISTOR 1 RESISTOR 2
ampères volts ampères volts
0,5 2,18 0,5 3,18
1,0 4,36 1,0 4,36
2,0 8,72 2,0 6,72
4,0 17,44 4,0 11,44
Nestas condições são feitas as afirmativas:
I. Somente o resistor 1 obedece à primeira lei de Ohm.
II. Somente o resistor 2 obedece à primeira lei de Ohm.
III. Um dos resistores tem resistência elétrica com valor igual
a 4,36 Ω.
São verdadeiras:
a) apenas I. d) I e III.
b) apenas II. e) II e III.
c) apenas III.
7. (UFES/2009) Você dispõe de 3 condutores, todos de mesmo
material, podendo diferir nos comprimentos e nas áreas de
seções transversais.
A resistência elétrica do condutor (I) é igual a 10 Ω. Determine
a resistência elétrica dos demais condutores.
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8. (FAMECA) A “chave” de um chuveiro elétrico pode ser colocada
nas posições “fria”, “morna” e “quente”. A resistência
elétrica que aquece a água varia com estas posições assumindo,
não respectivamente, os valores “média”, “baixa” e “alta”.
Indique a correspondência certa.
a) Água quente – resistência baixa.
b) Água fria – resistência baixa.
c) Água quente – resistência alta.
d) Água quente – resitência média.
e) Água morna – resistência alta.
9. (PUC-SP) Durante o inverno, o chuveiro elétrico da residência
de um eletricista-aprendiz não esquenta a água o suficiente
para proporcionar “aquele” banho. Ele resolve, então, duplicar
o comprimento do fio metálico que compõe o resistor do
chuveiro, pretendendo, com isso, que ele aqueça mais ainda a
mesma quantidade de água.
a) O eletricista-aprendiz conseguiu o seu intento? Explique.
Se você discorda da idéia dele, dê outra sugestão.
b) Se a ddp nos terminais da resistência de 10 Ω do chuveiro
for de 220 V, qual será a corrente elétrica que o percorrerá?
10. (PUC) A corrente elétrica através de um fio metálico é constituída
pelo movimento de:
a) cargas positivas no sentido convencional da corrente elétrica.
b) cargas positivas no sentido oposto ao sentido convencional
da corrente elétrica.
c) elétrons livres no sentido oposto ao sentido convencional
da corrente elétrica.
d) íons positivos e negativos
e) íons positivos e elétrons.
11. (UFCE/2009) Dois aparelhos elétricos muito comuns em nossas
residências são os chuveiros elétricos e as lâmpadas de
filamento. Esses aparelhos têm seu funcionamento baseado
nos resistores elétricos.
a) Qual o efeito da corrente elétrica que rege o funcionamente
desses aparelhos? Explique-o.
b) Nos chuveiros elétricos o aquecimento é controlado através
de um chave que altera o comprimento do resistor.
Em qual regulagem, FRIA, MORNA ou QUENTE o
resistor é utilizado com o menor comprimento?
c) A figura abaixo ilustra duas lâmpadas de filamentos
A e B.
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Sabendo-se que a lâmpada B possui um filamento mais
curto e mais grosso que o da lâmpada A e que as mesmas
estão corretamente ligadas em uma rede elétrica de
127 V, qual apresenta o maior brilho?
Eletrodinâmica ATIVIDADE I
01. Saindo do pólo positivo, passando pelo filamento da lâmpada e entrando
através do terminal negativo da pilha; 0,5 A.
02. a) 80 C 03. 20 A
b) 8,0 A
04. Alternativa B 05. Alternativa A
06. Alternativa C 07. Alternativa C
08. Alternativa D 09. Alternativa E
10. a) Não, esta relação é a definição de resistência elétrica.
b) Sim, esta relação permite determinar a resistência elétrica de qualquer
resistor, seja ele ôhmico ou não.
c) Sim, pois a razão U/i é constante e igual 2,2 (concluímos tratar-se
de um resistor ôhmico de resistência elétrica igual a 2,2 Ω).
11. a) Quando for válida a relação:
200
X
=
100
5
= Y
1
= 20
b) X = 10 e Y = 20
12. a) Triplica.
b) Diminui quatro vezes.
13. Alternativa B 14. Alternativa D
15. a) Não 16. Alternativa C
b) 0,5 A 17. Alternativa D
ATIVIDADE II
01. a) 60 C
b) 3,75 ⋅ ⋅ 10 20 elétrons
02. Alternativa A 03. Alternativa E
04. Alternativa D 05. Alternativa B
06. 10 –4 Ω
07. R (II) = 5,0 Ω e R (III) = 40 Ω
08. Alternativa E 09. Alternativa A
10. a) Não; o aumento do comprimento provoca um aumento da resistência
e uma diminuição da intensidade da corrente elétrica (para uma
mesma ddp) com consequente diminuição do aquecimento da água
(a potência dissipada pelo resistor diminui).
O eletricista deveria diminuir o comprimento do resistor.
b) 22 A
11. Alternativa C
12. a) Efeito Joule (conversão de energia potencial elétrica em energia
térmica e luminosa devido a colisão dos elétrons livres que formam a
corrente com os íons metálicos).
b) Na regulagem de água QUENTE.
c) A lâmpada B.