Assunto: Setor A: Corrente elétrica e potencia elétrica, Resistência elétrica e as leis de Ohm, associação de resistores, circuitos elétricos B: Transformações em um gás ideal, trabalho da força de pressão, 1ª lei da Termodinâmica e máquinas térmicas, ondas.

1. No livro “Alice nos pais do quantum”, de Robert Gilmore, A menina encontra um grupo de

elétrons correspondente a uma determinada carga elétrica. Suponha que exista um grupo de elétrons

chamado de “piquinho”, cuja carga seja de 1 pico Coulomb, outro grupo chamado de “naninho”, de

carga correspondente a 1 nano Coulomb e o grupo “micrinho”, cuja carga seja de 1 micro Coulomb.

Justifique qual desses grupos possui o maior número de elétrons.

2. Nos neurônios do cérebro humano, a energia armazenada em uma molécula de ATP, liberada pela

reação: ATP ADP + P + energia, é utilizada para retirar 3 íons de Na+ da célula e levar 2 íons K

+

para seu interior.

Cada bomba de sódio desses neurônios pode transportar, por segundo, até 200 Na+

para fora e 130 K+

para dentro da célula. Contudo, esse transporte é ajustado à necessidade da célula. Um pequeno

neurônio possui cerca de um milhão de bombas de sódio, que podem transportar aproximadamente

200 milhões de Na+ por segundo. Estime a corrente elétrica devida às bombas de sódio através da

membrana de um neurônio:

Q = 200e – 130e = 70e

i = 70.1,6.10-19

.106 = 1,1.10

-11A

1

3. A corrente elétrica produz sempre:

a) o efeito Joule apenas

b) o efeito magnético apenas

c) o efeito Joule e fisiológico

d) o efeito magnético e o Joule

e) os efeitos Joule, magnético e fisiológico

Questão 04. No gráfico está representado o valor de correntes elétricas que fluem no interior de um condutor (o sangue) durante um intervalo de 1 s. Calcule a carga elétrica que atravessa a secção transversal do condutor.

Questão 4. A intensidade da corrente elétrica que percorre um condutor metálico varia com o tempo

conforme o gráfico:

a) Qual é a carga elétrica que atravessa uma seção reta do condutor no intervalo de tempo de 0 a 8 s?

b) Qual é a intensidade média da corrente elétrica que produz o mesmo efeito da corrente elétrica

representada no gráfico?

Questão 05. Um fio de cobre está sendo percorrido por uma corrente elétrica. Esta corrente elétrica é

constituída pelo movimento ordenado de:

a) elétrons livres;

b) prótons

c) nêutrons

d) elétrons livres num sentido e prótons em sentido oposto

e) elétrons livres e prótons no mesmo sentido.

6. Na figura representamos uma lâmpada incandescente.

Você liga um gerador elétrico (uma bateria, por exemplo) à lâmpada e ela acende. Dos esquemas

abaixo quais são as duas possíveis ligações corretas?

Questão 07. Uma lâmpada incandescente de filamento está ligada num circuito com chave. Com a

chave fechada, o gerador fornece uma tensão de 9 V e o fio condutor é percorrido por uma corrente

de intensidade i = 3 A. Quanto vale a resistência elétrica da lâmpada?

Questão 08. Seja Δq = 36 C, a carga elétrica que atravessa uma seção reta de um condutor metálico

durante um intervalo de tempo Δt = 20 s. Determine a intensidade da corrente elétrica que percorre o

condutor neste intervalo de tempo.

Questão 09. (ENEM) Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu

na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do

equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção

de acender a lâmpada:

Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?

a) (1), (3), (6)

b) (3), (4), (5)

c) (1), (3), (5)

d) (1), (3), (7)

e) (1), (2), (5)

10. (PUC-SP) Uma corrente elétrica de intensidade 11,2 µA percorre um condutor

metálico. A carga elementar é e = 1,6.10-19 C. O tipo e o numero de partículas

carregadas que atravessam uma seção transversal desse condutor por segundo são:

a) Prótons; 7,0.1013 partículas

b) Íons de metal; 14,0.1016 partículas

c) Prótons; 7,0.1019 partículas

d) Elétrons; 14,0.1016 partículas

e) Elétrons; 7,0.1013 partículas

Questão 11. Uma lâmpada incandescente para 220 V, dissipa uma potência de 60 W. Por engano, liga-se a lâmpada a uma fonte de 127 V. Determine a potência que a lâmpada dissipa nestas

condições. Considere a resistência elétrica da lâmpada constante.

A potência elétrica de um chuveiro elétrico de uma residência é de

4500 W.

a) Qual é a energia elétrica consumida durante um banho de 20 minutos? Dê a resposta em kWh.

b) Considerando-se que 1 kWh custa R$ 0,20, qual é o custo da energia elétrica consumida pelo

chuveiro, durante um mês (30 dias), sabendo-se que a residência tem quatro moradores que tomam

um banho diário, cada um de 20 minutos?

12. O que é um resistor?

Resistor é um dispositivo elétrico que converte a energia elétrica em calor, um resistor comum é

assim constituído:

13. Qual a finalidade de se usar carvão num resistor?

Devido a sua resistividade elétrica,

A resistividade depende da natureza do material:

conduto

res

Material m)

Prata (Ag) 1,47. 10-8

Cobre (Cu) 1,72. 10-8

Alumínio (Al) 2,63. 10-8

Tungstênio (W) 5,51. 10-8

Ferro (Fe) 10. 10-8

Manganina (Ni, Cu, Mn,) 44. 10-8

Constantan (Ni , Cu) 49.10-8

isola

nte

s

Vidro 1,0. 1012

Porcelana ~1013

Mica ~1014

Baquelite ~1015

Borracha ~1015

14. Se um resistor R for aquecido por uma fonte térmica, mantendo-se uma ddp constante, o que

ocorre com o valor de sua resistividade?

Mantendo-se uma ddp constante, um amperímetro indica

uma diminuição na corrente elétrica com o aumento da

temperatura. O aquecimento causa, portanto, o aumento da

resistividade em R

.

15. Uma lâmpada possui um filamento de tungstênio de resistência 20 a 20 °C. Sabendo que sua secção

transversal mede 1,1.10-10

m2 e que a resistividade do tungstênio a essa temperatura é 5,5.10

-8 .m, determine

o comprimento do fio.

4 cm

16. O resistor de fio de um chuveiro elétrico é constituído de uma liga de Níquel e Cobre, denominada

constantan, cuja área de secção transversal é de 1,25.10-8

m2 e de resistividade elétrica = 5.10

-8 .m a 20 °C.

Determine o valor da resistência do fio, sabendo que seu comprimento é de 25 cm.

10

17. Um dispositivo chamado “mergulhão”, usado para aquecer a água e fazer chá, consiste de um fio enrolado

de manganina cuja área transversal é 4,0.10-9

m2 e comprimento 10 cm. Considere a resistência elétrica de um

mergulhão R = 11 e determine a resistividade do material.

4,4.10-7.m

18. Considere a associação de resistores esquematizada abaixo e submetida a uma ddp de 24 V.

Determine:

a) a resistência equivalente entre os terminais A e B;

b) a intensidade da corrente que percorre cada resistor;

c) a ddp em cada resistor;

d) qual resistor dissipa a maior potência.

19. Na associação a seguir, a ddp entre A e B é 120 V.

a) Qual a resistência equivalente do circuito?

b) Qual o valor da corrente elétrica que percorre o resistor R2 ?

20. Determine a resistencia equivalente do circuito abaixo, sabendo que R = 3 ohms:

21. (Unifesp) Os circuitos elétricos A e B esquematizados, utilizam quatro lâmpadas incandescentes

L idênticas, com especificações comerciais de 100 W e de 110 V, e uma fonte de tensão elétrica de

220 V. Os fios condutores, que participam dos dois circuitos elétricos, podem ser considerados

ideais, isto é, têm suas resistências ôhmicas desprezíveis.

a) Qual o valor da resistência ôhmica de cada lâmpada e a resistência ôhmica equivalente de cada

circuito elétrico?

b) Calcule a potência dissipada por uma lâmpada em cada circuito elétrico, A e B, para indicar o

circuito no qual as lâmpadas apresentarão maior iluminação.

22. (Fuvest-SP) Uma estudante quer utilizar uma lâmpada (dessas de lanterna de pilhas) e dispõe de

uma bateria de 12 V. A especificação da lâmpada indica que a tensão de operação é 4,5 V e a

potência elétrica utilizada durante a operação é de 2,25 W. Para que a lâmpada possa ser ligada à

bateria de 12 V, será preciso colocar uma resistência elétrica, em série, de aproximadamente

a) 0,5 Ω

b) 4,5 Ω

c) 9,0 Ω

d) 12 Ω

e) 15 Ω

Resolução: Lâmpada: Pot = UL.i => 2,25 = 4,5.i => i = 0,50 A

Resistor: UR = UBat – UL => UL = (12 - 4,5) V = 7,5 V

UR = R.i => 7,5 = R.0,50 => R = 15 Ω

Resposta: e 23. Num gerador de 12 V, está ligada uma Lâmpada que possui as especificações 10 V – 5 W e dois

resistores de resistência R, conforme a associação esquematizada na figura. Determine a ddp em cada

resistor e o valor de R.

5 = 100/RL

RL = 20

5 = 10.i

i = 0,5 A

U1 + U2 = 2 V

U = R.i

1 = R.0,5

R = 2

24. (Enem - 2010) Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos

circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o

estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do

que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores

de corrente por eles suportados.

Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois

faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamento,

o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se

que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse

novo circuito é o

a) azul.

b) preto.

c) laranja.

d) amarelo.

e) vermelho.

Questão 25. O poraquê é um peixe de água doce da região amazônica que chega a ter 2,5 m de

comprimento e 25 cm de diâmetro. Na cauda, que ocupa cerca de quatro quintos do seu

comprimento, está situada a sua fonte de tensão-as eletroplacas. Dependendo do tamanho e da

vitalidade do animal, essas eletroplacas podem gerar uma tensão de até 600 V, em pulsos que duram

cerca de 3,2 milésimos de segundo, descarga suficiente para atordoar uma pessoa ou matar pequenos

animais. Admitindo que o poraquê dê uma descarga elétrica em um outro peixe cuja resistência

elétrica, considerada ôhmica, é de 300 , a corrente máxima que atravessará o corpo desse peixe é: a) 0,5 A

b) 1,0 A

c) 2,0 A

d) 4,0 A

e) 5,0 A

26. (FUVEST- 2011) 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.

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. 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 correta

27. (ENEM) Para ligar ou desligar uma mesma lâmpada a partir de dois interruptores, conectam-se os interruptores para que a mudança de posição de um deles faça ligar ou desligar a lâmpada, não importando a posição do outro. Esta ligação e conhecida como interruptores paralelos. Este interruptor é uma chave de duas posições constituída por um polo e dois terminais, conforme mostrado nas figuras de um mesmo interruptor. Na Posição I a chave conecta o polo ao terminal superior, e na Posição II a chave o conecta ao terminal inferior.

O circuito que cumpre a finalidade de funcionamento descrita no texto é:

a) b)

c) d) e)

28. A amostra de um gás ideal sofre a transformação gasosa AB indicada no gráfico abaixo. O trabalho realizado no processo termodinâmico AB vale: a) 80 J b) – 80J c) 40 J d) – 40 J e) zero

29. Uma certa massa de gás ideal sofre o processo termodinâmico indicado no gráfico. Sendo T1 = 200 K a temperatura inicial do gás no processo e T2 = 900 K a temperatura final: P ( 105 N / m2 ) 6 2 1 4 0 2 V2 V ( 10 – 3 m 3 )

a) Qual o volume final da massa gasosa? b) Calcule o trabalho realizado no processo, indicando se ele é realizado pelo gás ou sobre o gás. 30. (UFRGS-RS) Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q = 100 J e realiza o trabalho W = 70 J. Ao final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás: a) aumentou 170 J. b) aumentou 100 J. c) aumentou 30 J. d) diminuiu 70 J. e) diminuiu 30 J. Questão 31. (Unicamp-2006) As baleias são mamíferos aquáticos dotados de um sistema respiratório altamente eficiente que dispensa um acúmulo muito elevado de ar nos pulmões, o que prejudicaria sua capacidade de submergir. Suponha que uma baleia encha rapidamente seus pulmões em um local onde o ar se encontra inicialmente a uma temperatura de 7 °C e a uma pressão de 1 atm (1x105 N/m2). Calcule a pressão do ar no interior dos pulmões da baleia, após atingir o equilíbrio térmico com o corpo do animal, que está a 37 °C. Despreze qualquer variação da temperatura do ar no seu caminho até os pulmões, considere o ar um gás ideal e a transformação isométrica. Questão 32. A contribuição científica para a revolução industrial se deu, principalmente, pela máquina térmica que funcionava com vapor de água, idealizada por James Watt. Apesar de um baixo rendimento, a máquina de Watt conseguia realizar o trabalho de vários homens. Considere o calor fornecido por uma fornalha igual a 6200 cal imprimindo a um pistão o trabalho de 8000 J . Qual a variação de energia interna dessa máquina? 1 cal = 4 J Questão 33. (PUC MG 98)Uma amostra de gás ideal sofre as transformações mostradas no diagrama pressão x volume, ilustrado abaixo.

Observe-o bem e analise as afirmativas abaixo, apontando a opção CORRETA:

a) O trabalho realizado sobre o gás na etapa CA foi de 8 J. b) O trabalho feito pelo gás no ciclo ABCA é positivo. c) Na etapa AB, o gás sofreu compressão e, na etapa BC, sofreu expansão. d) A transformação CA é isotérmica. e) A transformação AB é isobárica e a transformação BC, isométrica.

34. (PUC RS 99) Um determinado gás encontra-se dentro de um cilindro com pistão. Ele

sofre aumento de temperatura quando submetido a uma

a. expansão isotérmica. b. expansão adiabática. c. compressão isobárica. d. compressão isotérmica. e. compressão adiabática. 35. (Ufrrj 2005) Certa massa gasosa, contida num reservatório, sofre uma transformação termodinâmica no trecho AB. O gráfico mostra o comportamento da pressão P, em função do volume V.

O módulo do trabalho realizado pelo gás, na transformação do trecho AB, é de: a) 400J. b) 800J. c) 40kJ. d) 80kJ. e) 600J. 36. Sobre um sistema, realiza-se um trabalho de 3000 J e, em resposta, ele fornece 1000cal de calor durante o mesmo intervalo de tempo. Determine a variação de energia interna do sistema durante esse processo. (considere 1,0 cal = 4,0J) Resposta: - 1000 J Questão 37-(MACKENZIE-SP) Mantendo uma estreita abertura em sua boca, assopre com vigor sua mão agora! Viu? Você produziu uma

transformação adiabática! Nela, o ar que você expeliu sofreu uma violenta expansão, durante a qual: a) o trabalho realizado correspondeu à diminuição da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; b) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo; c) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da quantidade de calor trocado por esse ar com o meio, por não ocorrer variação da sua energia interna; d) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não absorveu calor do meio e não sofreu variação de energia interna;

e) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não cedeu calor para o meio e não sofreu variação de energia interna. Questão 38. (UFAL) Um gás sofre a transformação termodinâmica cíclica ABCA representada no gráfico p × V. No trecho AB a transformação é isotérmica.

Analise as afirmações: ( ) A pressão no ponto A é 2,5 × 105 N/m2. ( ) No trecho AB o sistema não troca calor com a vizinhança. ( ) No trecho BC o trabalho é realizado pelo gás e vale 2,0 × 104 J. ( ) No trecho CA não há realização de trabalho. ( ) Pelo gráfico, o trabalho realizado pelo gás no ciclo ABCA é maior do que 4,0 × 104J. 39. (Fuvest-SP) Um rádio receptor opera em duas modalidades: uma, AM, cobre o intervalo de 550

a 1550 kHz e outra, FM, de 108 Mhz. A velocidade das ondas eletromagnéticas vale 3 x 108 m/s.

Quais, aproximadamente, o menor e o maior comprimentos de onda que podem ser captados por

esse rádio? a) 0,0018 m e 0,36 m b) 0,55 m e 108 m c) 2,8 m e 545 m d) 550 x 103m e 108 x 106 m

e) 1,6 x 1014 m e 3,2 x 1016 m 40. (UNESP) A figura representa, num determinado instante, o valor ( em escala arbitrária) do campo elétrico E associado a uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo, ao longo do eixo X, correspondente a um raio de luz de cor laranja. A velocidade da luz no vácuo vale 3.108 m/s.

Podemos concluir que a freqüência dessa luz de cor laranja vale, em hertz, aproximadamente, a) 180 b) 4,0.10-15 c) 0,25.1015 d) 2,0.10-15 e) 0,5.1015

41. (Fuvest-SP) Provoca-se uma perturbação no centro de um recipiente quadrado contendo líquido, produzindo-se uma frente de onda circular. O recipiente tem 2 m de lado

e a velocidade da onda é de 1 m/s. Qual das figuras abaixo melhor representa a configuração da frente de onda, 1,2 segundos após a perturbação?

Questão 42. Alice brinca com uma corda quando perceberam que, prendendo uma das pontas num pequeno poste e agitando a outra ponta em um mesmo plano, fazia com que a corda oscilasse de forma que alguns de seus pontos permaneciam parados, ou seja, se estabelecia na corda uma onda estacionária. A figura mostra a configuração da corda quando Alice está brincando.

Se as ondas que deram origem à onda estacionária se propagam na corda com velocidade de 2,0 m/s, na condição esquematizada na figura, qual é a frequência do som emitido pela corda?

Bons estudos!