Ficha Global Nº2

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Grandezas elétricas

Exemplo nº1

Considere o gráfico da figura que representa os valores da corrente elétrica que se estabelece num condutor metálico ao longo do tempo.

1. A corrente que se estabelece no condutor poderá ter origem num alternador? Justifique.

2. Qual o significado físico do valor numérico da área sombreada no gráfico?

3. Representando E uma quantidade de energia transferida, que grandeza elétrica é determinada pela relação

Qual o significado físico dessa relação?

 

Exemplo nº2

O gráfico da figura representa a variação da tensão nos terminais de dois condutores (A e B) com a intensidade de corrente que neles se estabelece, para um determinado valor de temperatura.

1. Indique, justificando sem efetuar cálculos, qual dos condutores é óhmico.

2. Qual o significado físico do valor do declive da reta que traduz o comportamento do condutor A?

3. Quando a corrente nos dois condutores é de 1 A, qual deles oferece maior dificuldade ao fluxo de cargas elétricas?

4. Calcule a resistência do condutor B quando os seus terminais estão sujeitos a uma tensão de 10 V.

 

Resistência de fios condutores

Exemplo nº3

Aplicando a mesma d.d.p. a dois fios do mesmo material, mas com dimensões diferentes, a corrente elétrica que se estabelece no fio A é duas vezes maior do que a que se estabelece no fio B. Se a resistência, o comprimento e a área de secção do fio A forem, respetivamente, R, L e A, qual das seguintes opções pode caracterizar, respetivamente, a resistência, comprimento e área de secção do fio B?

(A) R; 2L; A

(B) 2R; 2L; A

(C) 2R; L; 2A

(D) 0,5R; 0,5L; A

 

Variação da resistividade com a temperatura

Exemplo nº4

Considere os dados da tabela seguinte onde se registaram dados experimentais da resistividade de um material a diferentes temperaturas.

1. Introduza os dados na calculadora e esboce o gráfico que traduz a variação da resistividade deste condutor com a temperatura.

2. Descreva como varia a resistividade deste condutor com o aumento da temperatura.

3. O material em estudo poderá ser um semicondutor NTC? Justifique.

4. Justifique a utilização de componentes deste tipo em sistemas elétricos que impedem o arrefecimento da água de um aquário.

5. Calcule a resistência de um fio condutor deste material com 2,5 m de comprimento e 6,0 mm de diâmetro, à temperatura de 60 ºC.

 

 Efeito Joule

Exemplo nº5

Algumas torradeiras elétricas têm uma resistência de uma liga metálica de níquel-crómio (ρ = 1,1 x 10-6 Ω m) que aquece o suficiente para tostar o pão.

1. A que se deve o aquecimento da resistência das torradeiras?

2. Pretende-se dimensionar uma resistência de 1000 W para uma torradeira que deverá ser ligada a uma tomada de 230 V. Calcule o comprimento do condutor de 2,00 mm de diâmetro que se deverá enrolar para fazer essa resistência. Suponha que a resistividade desta liga metálica se mantém aproximadamente constante no intervalo de temperaturas a que opera a torradeira.

 

Associação de resistências

Exemplo nº6

Considere o circuito elétrico ilustrado na figura. O voltímetro ligado aos terminais da pilha marca 5,0 V e as três resistências são de 5,0Ω.

1. Supondo que se abre o interruptor y:

1.1. Identifique qual das seguintes afirmações está correta:

(A) R1 e R2 ficam em série e a tensão nos seus terminais é de 2,5 V.

(B) R1 e R2 ficam em série e a tensão nos seus terminais é de 5,0 V.

(C) R1 e R2 ficam em paralelo e a tensão nos seus terminais é de 2,5 V.

(D) R1 e R2 ficam em paralelo e a tensão nos seus terminais é de 5,0 V.

1.2. Determine a intensidade de corrente em cada um dos condutores.

2. Supondo os dois interruptores fechados, calcule a diferença de potencial nos terminais de cada uma das resistências e a corrente elétrica em cada uma delas.

 

Exemplo nº7

Dois condutores iguais, cada um com resistência R, vão ser ligados a uma bateria de 3 V. De que maneira devem ser associados para que a potência dissipada no circuito seja a menor possível?
(A) Em série, nesse caso a potência dissipada será P = 32/R

(B) Em serie, nesse caso a potencia dissipada sera P = 2 x 1.52/R

(C) Em paralelo, nesse caso a potência dissipada será P = 2 x 32/R

(D) Em paralelo, nesse caso a potência dissipada será P = 2 x 1.52/R

 

 Geradores de corrente contínua

Exemplo nº8

Considere um circuito elétrico apenas com um recetor de resistência de 20 Ω ligado a uma bateria de 15 V e resistência interna de 4,0 Ω.

1. Escreva a equação da curva característica desta pilha.

2. Qual é a corrente máxima que se pode estabelecer neste circuito e em que condições ela será possível?

3. Represente graficamente a curva característica desta bateria.

4. Determine a energia dissipada nesta bateria por cada hora em que o recetor está ligado.

 

Exemplo nº9

Um gerador de corrente contínua com valores constantes de f.e.m. (ꜫ) e resistência interna (ri) está ligado a um reóstato que assume resistências de valor R.

1. Mostre que a tensão nos terminais do gerador é dada pela relação

2. Faça a correspondência correta entre as linhas A, B e C e as seguintes grandezas elétricas: corrente elétrica no circuito, tensão nos terminais do gerador e potência útil do gerador.

3. Justifique a seguinte afirmação verdadeira: A potência útil de um gerador depende do circuito em que ele está intercalado.

 

Conservação da energia

Exemplo nº10

No circuito da figura um elemento puramente dissipativo de resistência R está ligado a um gerador de 120 V com resistência interna de 10 Ω.

1. Escreva a equação que traduz o balanço energético deste circuito.

2. Qual é a tensão nos terminais do gerador nas condições descritas?

3. Qual é o valor de R?

4. Calcule a energia que o gerador fornece ao condutor puramente dissipativo por minuto.

5. Que fração da energia transformada no gerador é dissipada devido à sua resistência interna?