5 a Lista - Instituto de Física da UFBA - Universidade Federal da Bahia

Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia
Departamento de Física do Estado Sólido
Física Geral e Experimental III – Fis123
5 a Lista de Exercícios
Corrente e resistência elétrica
1. Se a velocidade de arrastamento dos elétrons de um condutor é, nas condições usais, tão pequena,
como se explica que a luz de uma lâmpada apague tão logo a corrente é interrompida
2. A equação P = R I 2 parece sugerir que a produção de calor, pelo efeito Joule, é menor quando a
resistência diminui. Por outro lado, a equação P = V 2 /R parece sugerir justamente o contrário. Como
resolver este aparente paradoxo
3. Quanto tempo os elétrons levam para passar da bateria de um carro para o seu motor de arranque
Suponha que a corrente seja de 300 A e os elétrons atravessem um condutor de cobre cuja área da
secção transversal seja de 0,21 cm 2 e cujo comprimento é de 0,85 m. Resp: 13 min e 27s.
4. (a) A densidade de corrente que atravessa um condutor cilíndrico de raio R varia de acordo com a
equação J = J o ( 1−
r / R)
, onde r é a distância a partir do eixo e J 0 é constante. Calcule a corrente
que atravessa o condutor em termos de J 0
e da área da secção reta do condutor
Suponha que a densidade de corrente cresce linearmente com r, ou seja
corrente. Resp: a) J o A/ 3 ; b) 2J
o A/
3
J J o r / R
2
A = πR . (b)
= . Determine a
5. Uma diferença de potencial V é aplicada a um fio de secção reta A, comprimento L e resistividade ρ.
Queremos alterar a ddp que foi aplicada e esticar o fio para que a energia dissipada seja aumentada por
um fator de 30 e a corrente por um fator de 4. Quais deveriam ser os novos valores da ddp, do
comprimento e da área da secção reta Resp: V 1 = 7,5 V; A 1 = 0,7202 A; L 1 = 1,3693 L
6. Uma lâmpada de 100 W é ligada a uma tomada padrão de 120 V. (a) Qual seria o custo se deixarmos a
lâmpada acesa durante um mês (30 dias) Suponha que o preço cobrada pela concessionária seja de
R$0,60 por kW.h (b) Qual é a resistência da lâmpada (c) Qual é a corrente que passa pela lâmpada
Resp: a) R$43,20; b) R =144 Ω ; c) I = 0,833 A
a
I
7. Um resistor tem a forma de um tronco de cone circular reto, como é
mostrado na figura ao lado. Os raios das bases são a e b e a altura é L.
L
Se a inclinação for suficientemente pequena, podemos supor que a
densidade de corrente seja uniforme através de qualquer secção
transversal. Calcule a resistência deste sistema. Resp: R = ρL /( πab)
b
1

8. Um aquecedor de nicromo dissipa 500 W quando submetido a uma ddp de 110 V, sendo que a
temperatura é de 800 0 C. Qual será o valor da potência dissipada se a temperatura do fio for mantida a
200 0 C pela imersão num banho de óleo A ddp em ambos os casos é a mesma e o valor do coeficiente
de temperatura da resistividade do nicromo é α = 4,0 X 10 -4 / 0 C. Resp: 657,9 W
9. Uma resistência de 550 Ω, ligada por um fio a uma bateria externa é colocada
dentro de um cilindro adiabático contendo um gás ideal e um pistão de massa m
= 12 kg, que pode mover-se sem atrito. Uma corrente de 240 mA flui através da
resistência. Em que velocidade (constante) o pistão deverá mover-se a fim de
que a temperatura do gás permaneça inalterada Resp: 0,264 m/s para cima.
m
R
I
10. Um aquecedor de 400 W é colocado num pote contendo 2,0 litros de água a 20 0 C. Quanto tempo
levará para que a água seja levada à temperatura de ebulição, supondo-se que apenas 80% da energia
elétrica dissipada pelo resistor seja absorvida pela água (a energia restante é a radiação não absorvida
pela água como, por exemplo, a luz visível). Considere que o calor específico da água seja c a = 4190
J/kg K. Resp: 34,93 min
2