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Física – eletricidade ddp corrente elétrica_resistência 01 – 2014

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Física – eletricidade ddp corrente elétrica_resistência 01 – 2014

  1. 1. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 1 FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 01-(ENEM-MEC) A resistência elétrica e as dimensões do condutor A relação da resistência elétrica com as dimensões do condutor foi estudada por um grupo de cientistas por meio de vários experimentos de eletricidade. Eles verificaram que existe proporcionalidade entre: resistência (R) e comprimento (ℓ), dada a mesma secção transversal (A); resistência (R) e área da secção transversal (A), dado o mesmo comprimento (ℓ) e comprimento (ℓ) e área da secção transversal (A), dada a mesma resistência (R). Considerando os resistores como fios, pode-se exemplificar o estudo das grandezas que influem na resistência elétrica utilizando as figuras seguintes. a) direta, direta e direta. b) direta, direta e inversa. c) direta, inversa e direta. d) inversa, direta e direta. e) inversa, direta e inversa._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 02-UNESP-SP) Um bipolo tem equação característica U=5.i2 com U dado em voltas (V) e i dado em ampères (A). Para i=2 A, sua resistência elétrica vale: a) 5Ω b) 110 Ω c) 20 Ω d) 12 Ω e) 2,5 Ω_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 03-(UFG-GO) Nos choques elétricos, as correntes que fluem através do corpo humano podem causar danos biológicos que, de acordo com a intensidade da corrente, são classificados segundo a tabela a seguir. Corrente elétrica Dano Biológico I Até 10 mA Dor e contração muscular II De 10 mA a 20 mA Aumento das contrações musculares III De 20 mA a 100 mA Parada respiratória IV De 100 mA a 3 A Fibrilação ventricular que pode ser fatal V Acima de 3 A Parada cardíaca e queimaduras graves a) I b) II c) III d) IV e) V _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 04-(UFMS-MS) O gráfico desta questão mostra o resultado de um experimento no qual foi medida a corrente elétrica em função da diferença de potencial aplicada entre as extremidades de cinco condutores produzidos a partir de cinco ligas metálicas diferentes, cujos resultados são rotulados de I a V. Todos os condutores, de tipo cilíndrico, foram produzidos com os mesmos comprimentos e raios. A respeito desses condutores, são feitas as seguintes afirmações: I. os condutores II e III são ôhmicos. II. os condutores III e IV são ôhmicos. III. o condutor III possui uma resistência que é o dobro do condutor IV. As figuras mostram que as proporcionalidades existentes entre resistência (R) e comprimento (ℓ), resistência (R) e área da secção transversal (A), e entre comprimento (ℓ) e área da secção transversal (A) são, respectivamente, Considerando que a resistência do corpo em situação normal e da ordem de 1500 Ω, em qual das faixas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220V?
  2. 2. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 2 IV. para o condutor V, a diferença de potencial pode ser escrita como V = Ri, onde R é a resistência desse condutor. V. acima de 1 Volt, o condutor I é o que apresenta maior resistência dentre todos. São verdadeiras: a) Apenas a II b) I e II c) todas d) IV e V e) II e IV_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 05-(CEFET-SC) Uma pessoa mudou-se do estado de Santa Catarina, onde a tensão da rede elétrica é 220 V, para o estado do Paraná, onde a tensão é 110 V. Levou consigo um chuveiro, cuja potência nominal é de 2200 W. Instalado no estado do Paraná, para que o chuveiro continue a dissipar a mesma potência por efeito Joule, sua resistência elétrica deve ser: a) quadruplicada. b) reduzida à metade do valor original. c) reduzida a um quarto do valor original. d) dobrada. e) mantida inalterada._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 06-(PUC-MG) A "chave" de um chuveiro elétrico pode ser colocada nas posições "fria", "morna" e "quente". Quando se muda a chave de posição, modifica-se o valor da resistência elétrica do chuveiro. Indique a correspondência VERDADEIRA. a) Água morna - resistência média. b) Água morna - resistência baixa. c) Água fria - resistência média. d) Água quente - resistência alta._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 07-(UFAL-AL) O peixe elétrico possui células denominadas eletroplacas capazes de produzir uma diferença de potencial (d.d.p.) elétrico. Tipicamente, o conjunto dessas células gera uma d.d.p. de 600 V entre as extremidades do peixe. Uma pessoa com mãos molhadas resolve segurar com cada mão uma extremidade de um peixe elétrico retirado de um aquário. Considere que as resistências equivalentes do peixe e do corpo humano nessas condições sejam, respectivamente, 2 kΩ e 16 kΩ. As alternativas a seguir descrevem aproximadamente as consequências de um choque recebido por uma pessoa em cada intervalo de corrente i, onde 1mA = 10-3 A. Qual das alternativas corresponde à situaçãoexperimentada pela pessoa ao segurar o peixe elétrico? a) i < 1mA: choque praticamente imperceptível. b) 1mA < i < 10mA: sensação desagradável, contrações musculares. c) 10mA < i < 19mA: sensação dolorosa, contrações violentas, risco de morte. d) 19mA < i < 100mA: contrações violentas, asfixia, morte aparente, com possibilidade de reanimação. e) i > 100mA: asfixia imediata, fibrilação ventricular, morte. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 08-(FUVEST-SP) O filamento de uma lâmpada incandescente, submetido a uma tensão U, é percorrido por uma corrente de intensidade i. O gráfico abaixo mostra a relação entre i e U. Dentre essas afirmações, somente a) I está correta. b) II está correta. c) III está correta. d) I e III estão corretas. e) II e III estão corretas._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ As seguintes afirmações se referem a essa lâmpada. I. A resistência do filamento é a mesma para qualquer valor da tensão aplicada. II. A resistência do filamento diminui com o aumento da corrente. III. A potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada.
  3. 3. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 3 09-(PUC-MG) SUPERCONDUTIVIDADE O termo supercondutividade se refere à capacidade que alguns materiais têm de conduzir a corrente elétrica sem que ocorram perdas de energia na forma de calor. O QUE FAZ UM CONDUTOR SER SUPER? A história dos semicondutores já é quase centenária e começa em 1911 com o físico Heike Kamerling Onnes, que observou o fenômeno no mercúrio resfriado a 4,2 K. Em 1995, compostos de cobre dopados com tálio exibiram o fenômeno da supercondutividade a temperaturas de 138 K a pressões ambientes e até a temperaturas de 164 K em altas pressões. (Texto adaptadode Scientific AmericanBrasil, ano 8 numero 88, págs. 48-55.) Considere uma linha de transmissão de energia elétrica em um fio condutor com diâmetro de 2 cm e comprimento de 2000 m percorrido por uma corrente de 1000 A. Se essa transmissão fosse feita através de um supercondutor, a cada hora, seria evitada a perda de uma energia de, aproximadamente, igual a: Dado: ρ =1,57 x 10-8Ω.m a) 3,6 x 108J b) 1,4 x 109J c) 7,2 x 108J d) 8,5 x 1010J 10-(UNIFESP-SP) A linha de transmissão que leva energia elétrica da caixa de relógio até uma residência consiste de dois fios de cobre com 10,0 m de comprimento e secção reta com área 4,0 mm2 cada um. Considerando que a resistividade elétrica do cobre é ρ = 1,6.10-8 Ω.m. Se a potência fornecida à residência for de 3.300 W a uma tensão de 110 V, a potência P dissipada nesse trecho do circuito vale: a) 25W b) 50W c) 70W d) 72W e) 75W 11-(UDESC-SC) A tabela a seguir fornece os comprimentos, as áreas da seção transversal e as resistividades para fios de cinco materiais diferentes. A resistência desses fios não depende da tensão aplicada. A partir desses dados, indique a alternativa que contém o fio referente ao material que transforma mais energia por unidade de tempo quando todos estão individualmente submetidos à mesma diferença de potencial em suas extremidades. a) C b) B c) A d) D e) E 12-(UDESC-SC) Sobre as características de resistores exclusivamente ôhmicos, analise: Em um condutor comum, os elétrons da corrente elétrica são continuamente espalhados pelos íons metálicos do fio, perdendo energia, que aquece o fio, fenômeno conhecido como efeito joule. Em um supercondutor, esses elétrons combinam-se e formam os chamados pares de Cooper, unidos por uma interação atrativa, e movem-se sem haver espalhamento.
  4. 4. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 4 I. a potência elétrica dissipada pelo resistor depende do valor da intensidade da corrente elétrica que o atravessa; II. a resistividade é uma característica do material do qual o resistor é feito, e quanto maior for o valor da resistividade, mantidas as dimensões espaciais, menos condutor é esse resistor; III. a classificação como resistor ôhmico se dá pelo fato de que nesses resistores, os valores da diferença de potencial aplicada e da intensidade de corrente elétrica quando multiplicados, geram sempre um mesmo valor constante; IV. A potência elétrica total de um circuito elétrico sob diferença de potencial não nula e constituída apenas por resistores é igual à soma das potências dissipadas individualmente em cada resistor, independentemente de como eles são associados. Está correto apenas o contido em: a) I e II b) I e III c) III e IV d) I, II e IV e) II, III e IV
  5. 5. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 5 GABARITO - FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTEELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 –2014 01-(ENEM-MEC) R- C - Baseado nas figuras: (1) Mantendo-se a secção transversal constante e dobrando-se o comprimento (ℓ) do fi o, a resistência (R) dobra --- então, a proporcionalidade entre ℓ e R é direta. (2) Mantendo-se o comprimento constante e dobrando-se a área da secção transversal (A), a resistência (R) fica dividida por dois --- então, a proporcionalidade entre A e R é inversa. (3) Mantendo-se a resistência constante e dobrando-se o comprimento (ℓ) do fio, a área da secção transversal (A) dobra. Assim, a proporcionalidade entre ℓ e A é direta. 02-UNESP-SP) Para i=2 A --- U=5.i2=5.22=5.4 --- U=20V --- R=U/i=20/2 --- R=5 Ω --- R- A 03-(UFG-GO) R- D R=U/i --- 1.500=220/i --- i=220/1.500 --- i=0,1466 A --- i=146,6mA --- 04-(UFMS-MS) R- A. Verifique teoria a seguir: Primeira lei de Ohm – Se a resistência elétrica de um resistor for constante, a diferença de potencial aplicada nos seus extremos é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica, ou seja,U1/i1=U2/i2= . . . =U/i=constante. Nesse caso eles são chamados de resistores (ou condutores) ôhmicos e, como a relação R=U/i é uma função do primeiro grau o gráfico U x i tem o aspecto do gráfico da esquerda da figura abaixo: Qualquer gráfico U x i diferente do gráfico da esquerda da figura acima não representa um resistor ôhmico, como por exemplo, o gráfico da direita. I- Falsa II- Verdadeira III- Falsa – veja cálculos abaixo RIII=U/i=4/8=0,5Ω --- RIV=U/i=4/4=1Ω IV- Falsa – o condutor V não é ôhmico V Falsa – acima de 1V, a resistência de I é a menor de todas as ôhmicas
  6. 6. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 6 05-(CEFET-SC) R- C O chuveiro deve dissipar a mesma potência nos dois estados --- P=U2/R --- PSC=PPR --- USC2/RSC= UPR2/RPR --- USC=2UPR --- (2UPR)2/RSC= UPR2/RPR --- 4UPR2/RSC= UPR2/RPR --- RPR=RSC/4 --- 06-(PUC-MG) Água morna – média potência – resistência média --- R- A 07-(UFAL-AL) R- D Dados --- U = 600 V --- R1 = 2 kΩ = 2.103 Ω --- R2 = 16 kΩ = 16.103 Ω --- ao segurar as extremidades do peixe, a pessoa e o peixe se associam como resistores em série --- aplicando a 1ª lei de Ohm --- U = (R1 + R2) i --- 600 = 18 .103 i --- i = 600/18.103 --- i=33,3.10-3 A --- i=33,3mA --- 19 mA < i < 100 mA --- D 08-(FUVEST-SP) Observe o gráfico abaixo onde foram escolhidos dois pontos A e B: -- R- C
  7. 7. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 7 I. Falsa --- quando a resistência é constante, tensão e corrente são diretamente proporcionais, portanto o gráfico é uma reta que passa pela origem. II. Falsa --- Calculando a resistência para os pontos, A e B, destacados na figura --- RA=UA/iA=2/0,15 --- RA=13,3Ω --- RB=UB/iB --- RB=6/0,25 --- RB=24Ω --- a resistência aumenta com o aumento da corrente. III. Correta --- potências dissipadas para os valores dos pontos destacados --- PA = UA. iA = 2.(0,15) = 0,3 W --- PB=UB.iB --- PB=6.0,24=1,5W --- PB > PA --- a potência dissipada no filamento aumenta com o aumento da tensão aplicada. R- C 09-(PUC-MG) Dados --- D = 2 cm = 2.10-2 m --- L = 2.103 m --- i = 103 A; --- Δt = 1 h = 3,6.103 s. A resistência da linha é dada pela 2ª lei de Ohm --- R=ρL/S --- área da secção transversal --- S= πr2 =π(D/2)2 --- S=πD2/4 --- R=ρL/S=4ρL/(πD2/4)=4(1,57.10-8).(2.103)/3,14.(2.10-2)2 --- R=0,1Ω --- Po=R.i2 --- Po=ΔW/Δt --- ΔW=Po.Δt --- ΔW=R.i2.Δt --- ΔW=0,1.(103)2.3,6.103 --- ΔW=3,6.108J --- R- A R- A 10-(UNIFESP-SP) Cálculo da resistência elétrica de cada fio --- segunda lei de Ohm --- R=ρL/S=1,6.10-8.10/4.10- 6=1,6.10-7/4.10-6 --- R=0,4.10-1 --- R=0,04Ω --- corrente que chega à residência --- Po=i.U --- 3.300=i.110 --- i=30 A --- da caixa de relógio até a residência existem dois fios --- R=2.0,04=8.10-2Ω --- Po=R.i2=8.10-2.900 --- Po=72W --- R- D. 11-(UDESC-SC) Sendo R=ρ.L/S, pela tabela, o fio que possui menor resistência elétrica é o fio A --- observe na expressão a seguir que, quanto maior a quantidade de energia consumida (W), maior será a potência dissipada (Po) no fio --- W=Po.Δt --- observe também na expressão a seguir que a potência elétrica dissipada no fio é inversamente proporcional à sua resistência elétrica R --- Po=(U2/R).Δt --- maior potência, menor resistência, consome mais energia --- menor resistência – substituindo os valores de cada alternativa na equação R=ρ.L/S, chega-se à resposta --- R- C 12-(UDESC-SC) R- D I- Correta --- Po=R.i2 --- quanto maior i, maior Po
  8. 8. FÍSICA – ELETRICIDADE_DDP_CORRENTE ELÉTRICA_RESISTÊNCIA 01 – 2014 Página 8 II- Correta --- R=ρL/S --- quanto maior ρ, maior R e menor i III- Falsa --- é a razão U/i que é constante e não o produto U.i IV- Correta --- Falsa --- depende do tipo de associação (série, paralelo ou mista) FONTE http://www.fisicaevestibular.com.br/enem40.htm

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