Questões Sobre Eletrodinâmica - Física - 3º ano do ensino médio

I- Falso. A corrente não passará pela segunda.

II - Falso. Existem resistências internas que diminuem a potência da lâmpada.

III - Falso. A soma da DDP das duas lâmpadas ligadas em série será a mesma do circuito, o que não geraria problemas.IV- Verdadeiro. A corrente elétrica que passa nas duas lâmpadas é a mesma, e suas resistências internas são idênticas, pois, trata-se de lâmpadas iguais.

Alternativa correta é a letra B.

 

Com a chave aberta, não há corrente. Portanto, a diferença de potencial no resistor de 3Ω é zero. Conclui-se que a tensão U_AB, pela figura, é de 20 V.

 

Alternativa correta : letra B.

Considere, para esta resolução: P₁ (potência da linha de tensão 750 kV); U₁ (tensão de 750 kv); i₁(corrente da linha de tensão 750 kV); P₂ (potência da linha de tensão de 30 kV); U₂ (tensão de 30 kV); i₂ (corrente da linha de tensão 30 kV); l₁ (comprimento do fio de tensão 750 kV); l₂ (comprimento do fio de tensão 30 kV); e A (área do fio). A potência elétrica P é o produto da tensão U pela corrente elétrica i. O enunciado diz que a potência da transmissão de 750 kV é igual a potência da transmissão de 30 kV. Logo,

Daí vem,

Repare na fórmula acima que para P₁=P₂, a corrente i₂ deverá ser 25 vezes maior do que i₁. Lembrando que a potência P também pode ser escrita como a razão do quadrado da tensão U pela resistência R,

$\mathrm{P}=\frac{{\mathrm{U}}^2}{\mathrm{R}}$ (1),

e que pela Segunda Lei de Ohm, a resistência é

$\mathrm{R}=\frac{\mathrm{\rho l}}{\mathrm{A}}$ (2).

Substituindo (2) em (1), temos:

O material das linhas com 750 kV e 30 kV são idênticos (o que elimina o $\mathrm{\rho }$ e A na igualdade P₁=P₂). Portanto,

${\mathrm{P}}_1={\mathrm{P}}_2=\frac{{{\mathrm{U}}_1}^2}{{\mathrm{l}}_1}=\frac{{{\mathrm{U}}_2}^2}{{\mathrm{l}}_2}$ .

Colocando l₂ em evidência e substituindo os dados do enunciado, temos:

Por regra de três, pode-se calcular a porcentagem de energia utilizada por l₂:

99,84% da energia do potencial de 750 kV será utilizada no fio menor, isso significa que boa parte da energia será perdida em forma de calor, devido ao pequeno comprimento do fio de potencial 30 kV. Sabendo que a energia dissipada é o produto da resistência R pelo quadrado da corrente elétrica i e que as resistências nos dois fios de comprimentos diferentes são iguais (materiais idênticos), conclui-se que por i₂=25i₁ (veja acima), a energia dissipada P₂=R.i₂²  será P=R.(25i₁)²=625.R.i₁² . Sendo assim, 625 vezes maior. Portanto, a resposta correta é a alternativa B.

 I. Incorreta. Sendo a resistência dada por R = U/i, percebemos que ela varia com a tensão, sendo que o gráfico não é linear.

II. Incorreta. Como R = U/i , a resistência aumenta com o aumento da corrente. O que também é visto pelo gráfico, já que R é o inverso do coeficiente angular (taxa de variação) do gráfico.

III. Correta. É justificada pelo item anterior.

 

Dessa forma, a alternativa correta é a C.

A potência é definida como :$P=\frac{U²}{R}$ . Sendo U =120, achamos a potência para cada R:

 

Resposta correta : A.

A potência P da lâmpada é calculada como a razão do quadrado da tensão U pela resistência R. Logo,
 

Substituindo os dados do enunciado na relação acima, obtemos :

Alternativa D.

Para calcularmos a resistividade, devemos primeiro determinar a resistência elétrica. Sabendo que a potência P é o produto entre a d.d.p U com a corrente elétrica i, obtemos :

 

                     $\begin{array}{l}P=U.i=4800=120.i\\ i=40 A\\ \end{array}$

Pela primeira Lei de Ohm, calculamos a resistência R :

 

                            $\begin{array}{l}U=R.i\\ 120=40R\\ R=3 \Omega \end{array}$

 

Portanto, pela Segunda Lei de Ohm, vem :

 

                   $\begin{array}{l}R=\frac{\rho .l}{A}=3=\frac{\rho .3}{2.{10}^{-6}}\\ \\ \rho =2.{10}^{-6 }\Omega .m\end{array}$

 

Sendo:

l - comprimento do fio

A- área do fio

ρ - resistividade

 

Alternativa B.

Tomando como base a fórmula:

 

E substituíndo os valores dados na questão:

 

Temos que U = 20 V. Alternativa B.

Vamos analisar cada alternativa para verificar a sua veracidade.

Primeiramente devemos observar que no gráfico temos três retas distintas, que unidas formam a nossa curva de interesse.

​Entre 0 e 5 cm temos uma reta crescente, de 5 a 10 cm temos uma reta de valor constante e de 10 a 20 cm temos uma reta decrescente.

A primeira afirmação diz respeito a força que uma partícula com uma determinada carga sofreria ao ser colocada no ponto r = 8 cm. Tal posição está na reta de valor constante. Mas, lembrando que a força está relacionada com o campo elétrico e este por sua vez com a diferença de potencial, temos:

F = qE
E = $\Delta$V/d

Dado que F é a força, q é a carga da partícula, E é o campo elétrico $\Delta$V é a diferença de potencial e d é a distância. Mas a diferença de potencial no intervalo estudado é nulo, já que na reta constante, o valor de V é fixo em 5 mV. Com isso, temos que E = (5 mV - 5 mV)/(5 cm) = 0 N/C
E assim, F = 0 N
Com isso podemos dizer a afirmação é falsa.

A segunda afirmativa nos diz respeito ao campo elétrico no ponto r = 2,5 cm, como já mencionado tal ponto está na reta crescente. E usando as relações mostradas anteriormente, temos que E pode ser calculado da seguinte maneira:

E = (5 mV - 0 mV)/(5 cm - 0 cm) = 1 mV/cm = 10^-3/10^-2 V/m = 0,1 V/m = 0,1 N/C

Verdadeira

A terceira afirmação nos garante que o campo elétrico entre 10 e 20 cm é uniforme, e com isso ele quer dizer constante. O que é verdade, visto que é uma reta então dois pontos escolhidos desta reta apresentam a mesma razão, visto que isso representa o coeficiente angular da reta. Exemplificando,

Sejam os pontos A = (10 cm, 5 mV) e B = 20 cm, 0 mV)
 
E = (5 mV - 0 mV)/(10 cm - 20 cm) = - 0,5 mV/cm

Agora seja o ponto C = (15 cm, 2,5 mV)

E = (5 mV - 2,5 mV)/(10 cm - 15 cm) = - (2,5 mV)/(5 cm) = - 0,5 mV/cm

E por fim, a última afirmação é referente ao movimento de um elétron em meio a tal potencial, e a variação da energia de tal partícula.

A energia potencial elétrica é dada por U = qV
Ou mais precisamente, a variação é:

U_f - U_i = qV_f - qV_i = q(V_f - V_i)

Substituindo tais incógnitas pelos valores dados, e lembrando que q = - 1,6 x 10^-19 C

U_f - U_i = (- 1,6 x 10^-19 C)(0 mV - 5 mV) = 8 x 10^-22 J.

Verdadeira

Logo, temos:

F-V-V-V

Alternativa D) 

A potência P do relâmpago é calculada como o produto da tensão U e da corrente elétrica i:

Substituindo os dados do enunciado na relação acima, obtemos:

A energia elétrica E é dada pelo produto da potência P com o intervalo de tempo gasto, logo:

Então, como:

1 kWh = 3600 kJ

temos que:

Logo,  o valor aproximado em reais, dessa energia elétrica, segundo o dado no enunciado (1kWh = R$0,38) será de:

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.