Física Listas de Exercício (EM/Vestibular)

Física – Lista de Exercício de Circuitos e Leis de Ohm

Drones vêm sendo utilizados por empresas americanas para monitorar o ambiente subaquático. Esses drones podem substituir mergulhadores, sendo capazes de realizar mergulhos de até cinquenta metros de profundidade e operar por até duas horas e meia.

Questão

(UNICAMP – 2019) Considere um drone que utiliza um bateria com carga total $$q = 900\, mAh$$. Se o drone operar por um intervalo de tempo igual a $$\Delta t = 90\, min$$, a corrente média fornecida pela bateria nesse intervalo de tempo será igual a

a) 10 mA.

b) 600 mA.

c) 1350 mA.

d) 81000 mA.

Solução:


Questão

(UNESP – 2016) As companhias de energia elétrica nos cobram pela energia que consumimos. Essa energia é dada pela expressão $$E = V\cdot i\cdot\Delta t$$, em que $$V$$ é a tensão que alimenta nossa residência, $$i$$ a intensidade de corrente que circula por determinado aparelho, $$\Delta t$$ é o tempo em que ele fica ligado e a expressão $$V\cdot i$$ é a potência $$P$$ necessária para dado aparelho funcionar. Assim, em um aparelho que suporta o dobro da tensão e consome a mesma potência $$P$$, a corrente necessária para seu funcionamento será a metade. Mas as perdas de energia que ocorrem por efeito joule (aquecimento em virtude da resistência $$R$$) são medidas por $$\Delta E = R\cdot i^{2}\cdot\Delta t$$. Então, para um mesmo valor de $$R$$ e $$\Delta t$$, quando $$i$$ diminui, essa perda também será reduzida. Além disso, sendo menor a corrente, podemos utilizar condutores de menor área de secção transversal, o que implicará, ainda, economia de material usado na confecção dos condutores.

(Regina Pinto de Carvalho. Física do dia a dia, 2003. Adaptado.)

Baseando-se nas informações contidas no texto, é correto afirmar que:
(A) se a resistência elétrica de um condutor é constante, em um mesmo intervalo de tempo, as perdas por efeito joule em um condutor são inversamente proporcionais à corrente que o atravessa.
(B) é mais econômico usarmos em nossas residências correntes elétricas sob tensão de 110 V do que de 220 V.
(C) em um mesmo intervalo de tempo, a energia elétrica consumida por um aparelho elétrico varia inversamente com a potência desse aparelho.
(D) uma possível unidade de medida de energia elétrica é o kV · A (quilovolt – ampère), que pode, portanto, ser convertida para a unidade correspondente do Sistema Internacional, o joule.
(E) para um valor constante de tensão elétrica, a intensidade de corrente que atravessa um condutor será tanto maior quanto maior for a área de sua secção transversal.
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Questão

(UNICAMP – 2017) Tecnologias móveis como celulares e tablets têm tempo de autonomia limitado pela carga armazenada em suas baterias. O gráfico abaixo apresenta, de forma simplificada, a corrente de recarga de uma célula de bateria de íon de lítio, em função do tempo. Considere uma célula de bateria inicialmente descarregada e que é carregada seguindo essa curva de corrente. A sua carga no final da recarga é de

a) 3,3 C.
b) 11.880 C.
c) 1200 C.
d) 3.300 C.

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Questão

(UNICAMP – 2016) Muitos dispositivos de aquecimento usados em nosso cotidiano usam resistores elétricos como fonte de calor. Um exemplo é o chuveiro elétrico, em que é possível escolher entre diferentes opções de potência usadas no aquecimento da água, por exemplo, morno (M), quente (Q) e muito quente (MQ). Considere um chuveiro que usa a associação de três resistores, iguais entre si, para oferecer essas três opções de temperatura. A escolha é feita por uma chave que liga a rede elétrica entre o ponto indicado pela letra N e um outro ponto indicado por M, Q ou MQ, de acordo com a opção de temperatura desejada. O esquema que representa corretamente o circuito equivalente do chuveiro é
Unicamp2016
Unicamp2016
Unicamp2016

Unicamp2016

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Questão

(FATEC – 2016) Considere as especificações técnicas de um chuveiro elétrico e responda às questões de números 35 e 36.

Deseja-se instalar em uma rede de 220 V apenas esse chuveiro elétrico e um disjuntor. O disjuntor é um dispositivo responsável pela proteção das instalações elétricas, interrompendo a passagem da corrente elétrica quando o valor nele especificado é ultrapassado. Dispõem-se dos seguintes modelos de disjuntores para uma determinada instalação elétrica.

Para que o chuveiro funcione normalmente nos dois seletores de temperatura, sem que haja riscos para o circuito, o disjuntor mais adequado a ser instalado é o
(A) I.
(B) II.
(C) III.
(D) IV.
(E) V.

Lembre-se de que:
$$P = U\cdot i$$, em que P é dado em watts, U em volts e i em amperes.

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Questão

(UNESP – 2013) Determinada massa de água deve ser aquecida com o calor dissipado por uma associação de resistores ligada nos pontos A e B do esquema mostrado na figura.
Unesp2013
Para isso, dois resistores ôhmicos de mesma resistência R podem ser associados e ligados aos pontos A e B. Uma ddp constante U, criada por um gerador ideal entre os pontos A e B, é a mesma para ambas as associações dos resistores, em série ou em paralelo.
Unesp2013
Considere que todo calor dissipado pelos resistores seja absorvido pela água e que, se os resistores forem associados em série, o aquecimento pretendido será conseguido em 1 minuto. Dessa forma, se for utilizada a associação em paralelo, o mesmo aquecimento será conseguido num intervalo de tempo, em segundos, igual a
(A) 30.
(B) 20.
(C) 10.
(D) 45.
(E) 15.
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Questão

(FUVEST – 2016 – adaptada) Em um circuito integrado (CI), a conexão elétrica entre transistores é feita por trilhas de alumínio de 500 nm de comprimento, 100 nm de largura e 50 nm de espessura.

a) Determine a resistência elétrica de uma dessas conexões, sabendo que a resistência, em ohms, de uma trilha de alumínio é dada por $$R = 3\cdot 10^{-8} L/A$$, em que L e A são, respectivamente, o comprimento e a área da seção reta da trilha em unidades do SI.

b) Se a corrente elétrica em uma trilha for de 10 μA, qual é a potência dissipada nessa conexão?

Note e adote:
1nm = $$10^{-9}$$ m
Capacidade térmica do CI = $$5\cdot 10^{-5}$$ J/K
Considere que as trilhas são as únicas fontes de calor no CI.

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Questão

(UNICAMP – 2015) Quando as fontes de tensão contínua que alimentam os aparelhos elétricos e eletrônicos são desligadas, elas levam normalmente certo tempo para atingir a tensão de $$U = 0\, V$$. Um estudante interessado em estudar tal fenômeno usa um amperímetro e um relógio para acompanhar o decréscimo da corrente que circula pelo circuito a seguir em função do tempo, após a fonte ser desligada em $$t = 0\, s$$. Usando os valores de corrente e tempo medidos pelo estudante, pode-se dizer que a diferença de potencial sobre o resistor $$R = 0,5\, kΩ$$ para $$t = 400\, ms$$ é igual a
Unicamp2015
a) 6 V.
b) 12 V.
c) 20 V.
d) 40 V.
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Questão

(UNESP – 2015) O poraquê é um peixe elétrico que vive nas águas amazônicas. Ele é capaz de produzir descargas elétricas elevadas pela ação de células musculares chamadas eletrócitos. Cada eletrócito pode gerar uma diferença de potencial de cerca de 0,14 V. Um poraquê adulto possui milhares dessas células dispostas em série que podem, por exemplo, ativar-se quando o peixe se encontra em perigo ou deseja atacar uma presa.

A corrente elétrica que atravessa o corpo de um ser humano pode causar diferentes danos biológicos, dependendo de sua intensidade e da região que ela atinge. A tabela indica alguns desses danos em função da intensidade da corrente elétrica.

Considere um poraquê que, com cerca de 8000 eletrócitos, produza uma descarga elétrica sobre o corpo de uma pessoa. Sabendo que a resistência elétrica da região atingida pela descarga é de 6000 Ω, de acordo com a tabela, após o choque essa pessoa sofreria
(A) parada respiratória.
(B) apenas formigamento.
(C) contrações musculares.
(D) fibrilação ventricular.
(E) parada cardíaca.
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Questão

(UNESP – 2014) Para compor a decoração de um ambiente, duas lâmpadas idênticas, $$L_{1}$$ e $$L_{2}$$, com valores nominais (100 V – 100 W), devem ser ligadas em paralelo a uma fonte de tensão constante de 200 V. Deseja-se que $$L_{1}$$ brilhe com uma potência de 100 W e que $$L_{2}$$ brilhe com uma potência de 64 W. Para que as lâmpadas não queimem, dois resistores ôhmicos, $$R_{1}$$ e $$R_{2}$$, com valores convenientes, são ligados em série com as respectivas lâmpadas, conforme o esquema representado na figura.

Considerando todos os fios utilizados na ligação como ideais e que as lâmpadas estejam acesas e brilhando com as potências desejadas, é correto afirmar que os valores das resistências de $$R_{1}$$ e $$R_{2}$$, em ohms, são, respectivamente, iguais a
(A) 200 e 100.
(B) 200 e 150.
(C) 100 e 150.
(D) 100 e 300.
(E) 100 e 200.
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Questão

(UNESP – 2016) Em um trecho de uma instalação elétrica, três resistores ôhmicos idênticos e de resistência 80 Ω cada um são ligados como representado na figura. Por uma questão de segurança, a maior potência que cada um deles pode dissipar, separadamente, é de 20 W.

Dessa forma, considerando desprezíveis as resistências dos fios de ligação entre eles, a máxima diferença de potencial, em volts, que pode ser estabelecida entre os pontos A e B do circuito, sem que haja riscos, é igual a
(A) 30.
(B) 50.
(C) 20.
(D) 40.
(E) 60.

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Questão

(UNESP – 2018) A figura mostra o circuito elétrico que acende a lâmpada de freio e as lanternas traseira e dianteira de um dos lados de um automóvel.

Considerando que as três lâmpadas sejam idênticas, se o circuito for interrompido no ponto P, estando o automóvel com as lanternas apagadas, quando o motorista acionar os freios,
(A) apenas a lanterna dianteira se acenderá.
(B) nenhuma das lâmpadas se acenderá.
(C) todas as lâmpadas se acenderão, mas com brilho menor que seu brilho normal.
(D) apenas a lanterna traseira se acenderá.
(E) todas as lâmpadas se acenderão com o brilho normal.

Solução:


Questão

(UNESP – 2018) Para obter experimentalmente a curva da diferença de potencial U em função da intensidade da corrente elétrica i para uma lâmpada, um aluno montou o circuito a seguir. Colocando entre os pontos A e B resistores com diversos valores de resistência, ele obteve diferentes valores de U e de i para a lâmpada.

Considerando que a bateria de 9,0 V, os aparelhos de medida e os fios de ligação sejam ideais, quando o aluno obteve as medidas U = 5,70 V e i = 0,15 A, a resistência do resistor colocado entre os pontos A e B era de
(A) 100 Ω.
(B) 33 Ω.
(C) 56 Ω.
(D) 68 Ω.
(E) 22 Ω.

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Questão

(FUVEST – 2016) O arranjo experimental representado na figura é formado por uma fonte de tensão $$F$$, um amperímetro $$A$$,um voltímetro $$V$$, três resistores, $$R_{1}$$, $$R_{2}$$ e $$R_{3}$$, de resistências iguais, e fios de ligação.

Quando o amperímetro mede uma corrente de 2 A, e o voltímetro, uma tensão de 6 V, a potência dissipada em $$R_{2}$$ é igual a
a) 4 W
b) 6 W
c) 12 W
d) 18 W
e) 24 W

Note e adote:
A resistência interna do voltímetro é muito maior que a dos resistores (voltímetro ideal).
As resistências dos fios de ligação devem ser ignoradas.

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Questão

(UNESP – 2017) Um resistor ôhmico foi ligado a uma fonte de tensão variável, como mostra a figura.

Suponha que a temperatura do resistor não se altere significativamente com a potência dissipada, de modo que sua resistência não varie. Ao se construir o gráfico da potência dissipada pelo resistor em função da diferença de potencial U aplicada a seus terminais, obteve-se a curva representada em:

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Questão

(ENEM – 2017/ppl) A capacidade de uma bateria com acumuladores, tal como a usada no sistema elétrico de um automóvel, é especificada em ampére-hora (Ah). Uma bateria de 12 V e 100 Ah fornece 12 J para cada coulomb de carga que flui através dela. Se um gerador, de resistência interna desprezível, que fornece uma potência elétrica média igual a 600 W, fosse conectado aos terminais da bateria descrita, quanto tempo ele levaria para recarregá-la completamente?

a) 0,5 h

b) 2 h

c) 12 h

d) 50 h

e) 100 h

Solução:


Questão

(ENEM – 2017) Dispositivos eletrônicos que utilizam materiais de baixo custo, como polímeros semicondutores, têm sido desenvolvidos para monitorar a concentração de amônia (gás tóxico e incolor) em granjas avícolas. A polianilina é um polímero semicondutor que tem o valor de sua resistência elétrica nominal quadruplicado quando exposta a altas concentrações de amônia. Na ausência de amônia, a polianilina se comporta como um resistor ôhmico e a sua resposta elétrica é mostrada no gráfico.

O valor da resistência elétrica da polianilina na presença de altas concentrações de amônia, em ohm, é igual a

Solução:


Questão

(ENEM – 2017/ppl) Uma lâmpada é conectada a duas pilhas de tensão nominal 1,5 V, ligadas em série. Um voltímetro, utilizado para medir a diferença de potencial na lâmpada, fornece uma leitura de 2,78 V, e um amperímetro indica que a corrente no circuito é de 94,2 mA. O valor da resistência interna das pilhas é mais próximo de

a) 0,021 Ω

b) 0,22 Ω

c)0,26 Ω

d)2,3 Ω

e)29 Ω

Solução:


Questão

(ENEM 2017) Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10 000 V. Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01 A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1000 Ω

Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é

A) praticamente nula.
B) aproximadamente igual.
C) milhares de vezes maior.
D) da ordem de 10 vezes maior.
E) da ordem de 10 vezes menor.

Solução:


Questão

(UNICAMP – 2018) Nos últimos anos, materiais exóticos conhecidos como isolantes topológicos se tornaram objeto de intensa investigação científica em todo o mundo. De forma simplificada, esses materiais se caracterizam por serem isolantes elétricos no seu interior, mas condutores na sua superfície. Desta forma, se um isolante topológico for submetido a uma diferença de potencial U, teremos uma resistência efetiva na superfície diferente da resistência do seu volume, como mostra o circuito equivalente da figura abaixo. Nessa situação, a razão $$F = \frac{i_{S}}{i_{V}}$$ entre a corrente $$i_{S}$$ que atravessa a porção condutora na superfície e a corrente $$i_{V}$$ que atravessa a porção isolante no interior do material vale

a) 0,002.
b) 0,2.
c) 100,2.
d) 500.

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Questão

(UNESP – 2016) Um estudante pretendia construir o tetraedro regular BCDE, representado na figura 1, com seis fios idênticos, cada um com resistência elétrica constante de 80 Ω, no intuito de verificar experimentalmente as leis de Ohm em circuitos de corrente contínua.

Acidentalmente, o fio DE rompeu-se; com os cinco fios restantes e um gerador de 12 V, um amperímetro e um voltímetro, todos ideais, o estudante montou o circuito representado na figura 2, de modo que o fio BC permaneceu com o mesmo comprimento que tinha na figura 1.

Desprezando a resistência dos fios de ligação dos instrumentos ao circuito e das conexões utilizadas, calcule as indicações do amperímetro, em A, e do voltímetro, em V, na situação representada na figura 2.

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Questão

(ENEM – 2017) Fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Quando a corrente que passa por esse componente elétrico é maior que sua máxima corrente nominal, o fusível queima. Dessa forma, evita que a corrente elevada danifique os aparelhos do circuito. Suponha que o circuito elétrico mostrado seja alimentado por uma fonte de tensão U e que o fusível suporte uma corrente nominal de 500 mA.

Qual é o máximo valor da tensão U para que o fusível não queime?

a) 20 V

b) 40 V

c) 60 V

d) 120 V

e) 185 V

Solução:


Questão

(FUVEST – 2015) Dispõe-se de várias lâmpadas incandescentes de diferentes potências, projetadas para serem utilizadas em 110 V de tensão. Elas foram acopladas, como nas figuras I, II e III abaixo, e ligadas em 220 V.

Em quais desses circuitos, as lâmpadas funcionarão como se estivessem individualmente ligadas a uma fonte de tensão de 110 V?
a) Somente em I.
b) Somente em II.
c) Somente em III.
d) Em I e III.
e) Em II e III.


Questão

(UNESP – 2017) O circuito representado é constituído por quatro resistores ôhmicos, um gerador ideal, uma chave Ch de resistência elétrica desprezível e duas lâmpadas idênticas, $$L_{1}$$ e $$L_{2}$$, que apresentam valores nominais de tensão e potência iguais a 40 V e 80 W cada. A chave pode ser ligada no ponto A ou no ponto B, fazendo funcionar apenas uma parte do circuito de cada vez.

Considerando desprezíveis as resistências elétricas dos fios de ligação e de todas as conexões utilizadas, calcule as potências dissipadas pelas lâmpadas $$L_{1}$$ e $$L_{2}$$, quando a chave é ligada no ponto A. Em seguida, calcule as potências dissipadas pelas lâmpadas $$L_{1}$$ e $$L_{2}$$, quando a chave é ligada no ponto B.

Solução: 


Questão

(UNESP – 2017) O mecanismo de formação das nuvens de tempestade provoca a separação de cargas elétricas no interior da nuvem, criando uma diferença de potencial elétrico U entre a base da nuvem e o solo. Ao se atingir certo valor de potencial elétrico, ocorre uma descarga elétrica, o raio.

Suponha que, quando a diferença de potencial entre a nuvem e o solo atingiu o valor de $$1,8\cdot 10^{8}\, V$$, ocorreu um raio que transferiu uma carga elétrica de 30 C, em módulo, da nuvem para o solo, no intervalo de 200 ms. Calcule a intensidade média da corrente elétrica, em ampères, estabelecida pelo raio. Considerando que uma bateria de capacidade 50 Ah acumula energia para fornecer uma corrente de 50 A durante uma hora, calcule quantas baterias de 10 V e capacidade 50 Ah poderiam ser totalmente carregadas supondo que toda a quantidade de energia desse raio pudesse ser transferida a elas. Apresente os cálculos.

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Questão

(FUVEST – 2016) Em um circuito integrado (CI), a conexão elétrica entre transistores é feita por trilhas de alumínio de 500 nm de comprimento, 100 nm de largura e 50 nm de espessura.

a) Determine a resistência elétrica de uma dessas conexões, sabendo que a resistência, em ohms, de uma trilha de alumínio é dada por $$R = 3\cdot 10^{-8} L/A$$, em que L e A são, respectivamente, o comprimento e a área da seção reta da trilha em unidades do SI.

b) Se a corrente elétrica em uma trilha for de 10 μA, qual é a potência dissipada nessa conexão?

c) Considere que um determinado CI possua $$10^{6}$$ dessas conexões elétricas. Determine a energia E dissipada no CI em 5 segundos de operação.

d) Se não houvesse um mecanismo de remoção de calor, qual seria o intervalo de tempo Δt necessário para a temperatura do CI variar de 300°C?

Note e adote:
1nm = $$10^{-9}$$ m
Capacidade térmica do CI = $$5\cdot 10^{-5}$$ J/K
Considere que as trilhas são as únicas fontes de calor no CI.

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Questão

(FUVEST – 2017) Telas sensíveis ao toque são utilizadas em diversos dispositivos. Certos tipos de tela são constituídos, essencialmente, por duas camadas de material resistivo, separadas por espaçadores isolantes. Uma leve pressão com o dedo, em algum ponto da tela, coloca as placas em contato nesse ponto, alterando o circuito elétrico do dispositivo. As figuras mostram um esquema elétrico do circuito equivalente à tela e uma ilustração da mesma. Um toque na tela corresponde ao fechamento de uma das chaves $$C_{n}$$, alterando a resistência equivalente do circuito. A bateria fornece uma tensão V = 6 V e cada resistor tem 0,5 kΩ de resistência. Determine, para a situação em que apenas a chave $$C_{2}$$ está fechada, o valor da

a) resistência equivalente $$R_{E}$$ do circuito;

b) tensão $$V_{AB}$$ entre os pontos A e B;

c) corrente i através da chave fechada $$C_{2}$$;

d) potência P dissipada no circuito.

Note e adote:
Ignore a resistência interna da bateria e dos fios de ligação.

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Questão

(UNICAMP – 2018 – adaptada) Geradores de Van de Graaff têm a finalidade de produzir altas diferenças de potencial. Consistem em uma esfera metálica onde é acumulada a carga proveniente de uma correia em movimento. A carga é inicialmente depositada na parte inferior da correia, que está aterrada (potencial V = 0, ver figura), e é extraída da correia quando atinge a parte superior, que está no potencial $$V_{0}$$, fluindo para a esfera metálica. O movimento da correia é mantido por um pequeno motor.

Em um gerador em operação, a carga transportada por unidade de comprimento da correia é igual a $$\lambda = 1,25\cdot 10^{-7}\, C/m$$. Se a taxa com que essa carga é transferida para a esfera metálica é dada por $$i = 5,0\cdot 10^{-9}\, C/s$$, qual é a velocidade da correia?

Solução: