Eletrodinâmica

Question 1

Qual é o nome do aparelho que mede a intensidade de corrente elétrica em um ponto de um circuito?

Answer 1

Amperímetro (o multímetro também faz a leitura tanto da corrente quanto da ddp entre dois pontos do circuito).

Question 2

Qual a unidade da grandeza intensidade de corrente elétrica, no SI?

Answer 2

Ampère (A).

Question 3

Qual é o nome do aparelho que mede a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos de um circuito?

Answer 3

Voltímetro (o multímetro também faz a leitura tanto da corrente quanto da ddp entre dois pontos do circuito).

Question 4

Escreva a 1^a lei de Ohm, descrevendo cada termo da equação.

Answer 4

U = R.i,

U: ddp da fonte
R: resistência total (equivalente) do circuito
i: intensidade da corrente elétrica da fonte

Question 5

Escreva a 2^a lei de Ohm, descrevendo cada termo da equação.

Answer 5

Na maioria dos exercícios de circuitos, as resistências dos fios são desprezadas (fios ideais). Entretanto os fios são filamentos resistivos, ou seja, apresentam resistência elétrica, cujo cálculo é obtido a partir da 2^a lei de Ohm:

R_fio = ρ.L/A,

ρ: resistividade do metal que compõe o fio
L: comprimento do fio
A: área da seção transversal do fio

Question 6

Um filamento resistivo, ao ser aquecido, tem a sua resistência altera. Explique o motivo e se, nesse caso, a resistência do fio aumenta ou diminuiu.

Answer 6

A 2^a lei de Ohm diz que, quanto maior o comprimento do fio, maior a sua resistência:

R_fio = ρ.L/A

Como o comprimento dos fios é muito maior que a sua bitola, quando aquecidos, sofrem dilatação linear. Sendo assim:

R_fio = ρ.L₀(1+α.∆T)/A

Question 7

Qual é a unidade, no SI, da resistência de lâmpada e demais aparelhos elétricos?

Answer 7

Ohm (Ω).

Question 8

Desenhe um circuito elétrico simples, com um resistor, fios e uma fonte, mostrando o sentido convencional da corrente elétrica.

Answer 8

O sentido convencional da corrente elétrica é do polo positivo da fonte para o negativo (+ → -).

O sentido real dos elétrons é do polo negativo para o positivo.

Question 9

N resistências estão ligadas em série, no mesmo fio. Nesse caso, qual é a resistência equivalente nesse fio?

Answer 9

R_eq = R₁ + R₂ + … + R_n

ou ainda, se as resistências forem iguais,

R_eq = n.R

Question 10

A figura mostra 3 resistências em paralelo. Qual é a resistência equivalente desse circuito?
Escreva também a equação para n resistências em paralelo.

Answer 10

A partir da equação para calcular resistência equivalente de resistores em paralelo, no caso de três resistores, temos:

1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃

Question 11

Qual é a resistência de um amperímetro ideal e como deve ser utilizado no circuito?

Answer 11

Os amperímetros são conectados em série ao elemento do circuito que se deseja medir a corrente e, para que a leitura seja a mais correta possível, a sua resistência deve próxima de zero.
Portanto, amperímetro ideal: resistência zero.

Question 12

Qual é a resistência de um voltímetro ideal e como deve ser utilizado no circuito?

Answer 12

Os voltímetros devem ser conectados em paralelo ao elemento do circuito que se deseja medir a ddp em que está submetido. Para que parte da corrente do fio não vá para o voltímetro, que está em paralelo, a sua resistência deve ser muito alta.
Portanto, voltímetro ideal: resistência infinita.

Question 13

Qual é a definição de intensidade de corrente elétrica i de um fio?

Answer 13

A intensidade de corrente elétrica é a quantidade de carga Q que passa por unidade de tempo t em um determinado ponto do fio.

i = Q/∆t,

onde Q = n.e

n: número de elétrons
e: carga elementar (1,6.10^-19C)

Question 14

O que são fontes contínuas e fontes alternadas de um circuito?

Answer 14

Fontes contínuas: baterias e pilhas. Essas fontes promovem uma corrente que circula em um único sentido no circuito.

Fontes alternadas: tomadas. Essas fontes promovem um corrente elétrica cujo sentido de movimento é alternado (ora sentido horário, ora anti-horário).

Question 15

Escreva a equação utilizada para calcular a ddp de uma bateria de resistência interna r e força eletromotriz ε.

Answer 15

U = ε - r.i

Question 16

Escreva a expressão da intensidade de corrente elétrica do circuito da figura.

Answer 16

U = ε - r.i = R.i

i = ε/(r + R).

Question 17

Escreva as expressões matemáticas das potências total, útil e dissipada da bateria do circuito da figura.

Answer 17

P_total = ε.i
P_útil = U.i = (ε - r.i).i = ε.i - r.i²
P_dissipada = P_total - P_útil = r.i²

Question 18

Escreva a equação do rendimento η de uma bateria de força eletromotriz ε e resistência interna r, em um circuito.

Answer 18

η = P_útil/P_total = (ε - r.i)/ε

Question 19

Desenhe um receptor em um circuito, indicando o sentido da corrente elétrica ao passar por ele.

Answer 19

Question 20

Escreva a equação utilizada para calcular a ddp de um receptor de resistência interna r e força contraeletromotriz ε’.

Answer 20

U = ε’ + r.i

Question 21

Escreva a equação do rendimento η de um receptor de força contraeletromotriz ε’ e resistência interna r, em um circuito.

Answer 21

η = ε’/(ε’ + r.i)

Question 22

Qual é a intensidade da corrente do circuito apresentado na figura?

Answer 22

Nesse caso temos dois geradores. Então:

U = R.i
(20 - 2.i) + (40 - 1.i) = (30 + 7).i
60 = 40.i
i = 1,5 A.

Question 23

Escreva a expressão da intensidade da corrente elétrica em circuitos com uma ou mais baterias e um ou mais receptores.

Answer 23

i = (Σε - Σε’)/(Σr + Σr’ + R_eq)

Lei de Ohm - Pouillet.

Question 24

Esboce um gráfico da potência útil de um gerador real x intensidade de corrente elétrica do circuito.

Answer 24

P_útil = U.i = (ε - r.i).i = ε.i - r.i²,
o que significa que o gráfico P x i é uma parábola com concavidade negativa.
Medindo o y_vértice e x_vértice, temos o gráfico exposto na figura.

Question 25

Qual é a expressão da corrente elétrica em um gerador de força eletromotriz ε e resistência interna r em curto-circuito?

Answer 25

A eq. da ddp de um gerador é dada pela expressão
U = ε - r.i

A ddp em uma bateria em curto é nula, portanto:
0 = ε - r.i_cc
i_cc = ε/r