Ficha Global Nº3

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GRUPO I

Os condutores metálicos são materiais nos quais os eletrões não estão todos fortemente ligados aos núcleos atómicos, e alguns deles, ditos eletrões de condução, podem facilmente movimentar-se entre átomos vizinhos, facilitando a transferência da carga em excesso ao longo do corpo.

1. Considere que por uma secção reta de um fio condutor passam 5,0 x 1018 eletrões a cada 2,0 s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar (carga de cada eletrão) é de 1,6 x 10-19 C, determine a intensidade da corrente elétrica que percorre o fio no intervalo de tempo considerado.

 

2. Foram realizadas medições de intensidade de corrente e tensão, para um condutor metálico, mantido à mesma temperatura. Os valores medidos encontram-se registados na tabela.

Calcule a resistência deste condutor e explique o que o leva a caracterizá-lo como condutor óhmico.

 

3. Os gráficos que se seguem representam a dependência da corrente elétrica com o tempo.
Selecione o(s) gráfico(s) que pode(m) representar uma corrente alternada.

 

GRUPO II
Um gerador de força eletromotriz ꜫ = 15 V está ligado a um condutor óhmico e filiforme de resistência R = 8,0 Ω. O valor da tensão nos terminais da resistência é 80 % do valor da força eletromotriz do gerador.

1. Faça um esquema legendado de um circuito elétrico com os respetivos instrumentos de medida que lhe permitam medir o valor da tensão nos terminais da resistência bem como da corrente elétrica que percorre o circuito.

 

2. Determine a potência elétrica fornecida ao circuito.

 

3. Faça o balanço energético do circuito, por unidade de tempo, indicando o significado das diferentes parcelas.

 

4. Considere agora que substituiu, no circuito, o condutor por outro cuja secção transversal é o dobro da do primeiro. Estabeleça a relação entre as resistências elétricas dos dois condutores.

GRUPO III

Considere a associação de resistências apresentadas na figura, onde A, B, C e D representam quatro interruptores.

1. Determine a resistência equivalente do circuito quando os interruptores B e D se encontram fechados.

 

2. Determine o valor registado pelo amperímetro quando os interruptores A, C e D se encontram fechados.

3. Considere o circuito elétrico com o interruptor D fechado. Refira, justificando, qual ou quais  interruptor(es), deveria(m) ser fechado(s) para que a potência dissipada por efeito Joule seja máxima.

GRUPO IV

Os termístores são semicondutores cuja resistência elétrica varia com a temperatura. Existem dois tipos de termístores, conhecidos como NTC e PTC. No componente PTC, a resistência aumenta com a temperatura; no componente NTC, a resistência diminui quando a temperatura aumenta.
Dado que a sua resistência varia rapidamente com a temperatura, estes componentes são utilizados como sensores, ligados a dispositivos de alarmes, como, por exemplo, detetores de fogo.
O gráfico da figura obteve-se medindo a resistência de um determinado termístor para várias temperaturas.

1. Classifique o termístor em PTC ou NTC justificando como varia a sua resistência em função da temperatura. 

 

2. Para que valor de temperatura, em kelvin, a resistência do termístor é cerca de 6 Ω? 

3. Diga, justificando se este termístor é um bom sensor de temperatura no intervalo de 60 ºC a 100 ºC. 

GRUPO V

Um grupo de alunos pretendeu estudar as características de um gerador. Para isso, montou o circuito esquematizado na figura ao lado. Fizeram variar o valor da resistência e, para cada um desses valores, registaram os valores medidos pelo voltímetro e pelo amperímetro. Com a ajuda da máquina de calcular gráfica, obtiveram o gráfico da tensão nos terminais do gerador em função da intensidade da corrente elétrica.

Através de um ajuste linear, obtiveram a seguinte equação:

U = 7,82 – 6,52 I (V)

Em seguida, calcularam a potência cedida pelo gerador ao circuito exterior e traçaram o gráfico P = f(I) = ꜫ I – r I2. A equação que melhor se ajustou aos pontos experimentais foi do tipo:

y = ax2 + bx + c, com a = -6,200; b = 7,735; c = 0,002 ≈ 0.

1. Esboce o gráfico U = f(I). Na sua resposta, deve reproduzir o gráfico obtido com a calculadora, indicando:

• as grandezas representadas e as respetivas unidades;

• as coordenadas dos pontos que correspondem ao máximo e ao mínimo da função.

 

2. Enumere as características do gerador.

3. Calcule o ponto máximo da curva P = f(I) e determine qual é o valor da resistência do circuito quando  a potência do circuito é máxima.

 

4. Admitindo que o erro experimental no declive da reta U = f(I) é cerca de 1 %, diga, justificando, se a pilha utilizada nesta experiência era nova, sabendo que a resistência interna da pilha indicada pelo fabricante era de 6 Ω.