UFCG-2021.1-Aula 02- Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias III. Corrente Elétrica e Campo Magnético. Professor Rafael

 

Na primeira aula da disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza e suas Tecnologias III vimos o campo elétrico, potencial elétrico e capacitores. Veja agora um vídeo completo contendo também a lei de Ohm, associação de resistores e 

Campo magnético. Nesta segunda aula, o estudante matriculado deve fazer um resumo sobre corrente elétrica, resistência elétrica e campo magnético e refazer os exercícios resolvidos pelo professor Rafael. 

 O professor Rafael Rodrigues(UFCG, campus Cuité) ministrará a Aula 2 sobre eletrostática e campo Magnético,  nesta sexta-feira, 26, das 16h:30min às 18h:30min. Entre no blog nesse horário para você assistir.

Vimos na primeira aula como calcular as componentes do vetor campo elétrico resultante da superposição de ou mais campos elétricos.

Lei de Ohm e associação de resistores.

Veja mais

Este vídeo é parte do conteúdo programático da disciplina de Introdução a Física- Live 21, do regime acadêmico extraordinário(RAE) da FCG, visto em 10-12-2020.

INSTRUMENTAÇÃO III - LISTA II - CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

UAE-CES-UFCG 

Professor Rafael de Lima Rodrigues.                                   PERÍODO 2021.1. 

Aluno(a): Data: 26-11-2021.

 CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA  

Parte A vale 3 pontos. 

Fazer um esquema da montagem do circuito, para verificarmos a lei de Ohm, utilizando um voltímetro acoplado em paralelo, para medir a ddp, em diferentes pontos, obtendo diferentes valores da tensão. 

A corrente elétrica é o fluxo de partículas com cargas elétricas q atravessando uma seção reta de área A, em um certo intervalo de tempo  Δt, ou seja,

I = q/Δt 

é medida no SI, em ampère(A), ou seja, 1A = 1C/1s(coulomb/segundo), cujo sentido é aquele  do movimento das partículas com cargas positivas. Para medirmos a corrente elétrica acoplamos no circuito um amperímetro em série.

Objetivo. 

Verificar como a resistência de um condutor varia em função do seu comprimento e do seu diâmetro. 

Materiais. 

Veja um multímetro funcionando como voltímetro, para um circuito de corrente contínua (DCV).

 Giramos o ponteiro indicador  para a direita, quando for medir a tensão elétrica em circuito com corrente alternada(ACV).

1 fonte de baixa tensão, 2 ou mais fios condutores homogêneos (de comprimentos e espessuras diferentes), 2 multímetros, 1 régua, cabos conectores. A diferença de potencial (ddp) nos extremos de um condutor fornece uma corrente elétrica que atravessa a área transversal A de um fio condutor de comprimento L, com uma resistência elétrica provocado pelos vários choques dos elétrons com os átomos da rede cristalina, cuja equação da resistência R torna-se: 

R = ρ L /A. 

A constante de resistividade ρ depende da temperatura e do material condutor. Esta equação da resistência é válida somente quando o campo elétrico for constante. Em alguns livros ela é denominada de segunda lei de Ohm. Dizer o que significa a Lei de Ohm. 

Montagem e procedimento 

Conecte um multímetro (amperímetro) em série e o outro (voltímetro) em paralelo com o circuito. Estique bem o fio, dispondo-o sobre uma superfície isolante, e divida-o em intervalos de comprimentos iguais, fazendo, por exemplo, traços sobre a superfície isolante que o contém. Deixe o conector 1 fixado numa extremidade de um fio. Ligue o conector 2 nas posições A, B, C etc. de modo a variar o comprimento do fio. Para um determinado fio, registre os valores de tensão(ddp) (U) e intensidade de corrente (I) para cada ponto. 

 Parte B. Questões. Justifique as respostas. 

B.1- Considere um bloco retangular com dimensões 1,2x1,2x15cm. a) Qual a resistência elétrica do bloco entre dois extremos quadrados? a) Qual a resistência elétrica entre as faces retangulares opostas? A resistividade do Ferro, na temperatura ambiente, 

ρ(Fe) = 9,68x10^-3Ω m. 

 

B.2- A dissipação em calor de um resistor é de 30W(watts) e queda de potencial no mesmo é de 300V.(volts) Determine o valor da resistência e da intensidade da corrente (I) que o atravessa. Lembre-se que a potência elétrica, em termos da tensão elétrica, é dada por  

P = τ(A→B)/ t = q/t V(AB) = IV(AB)

O trabalho eletrostático para levar uma partícula com carga elétrica q de um ponto A ao ponto B sob uma  ddp V(AB) é dado por 

τ(A→B) = qV(AB). 

Portanto, P = IV(AB), isto é,  a potência elétrica em um circuito elétrico é o produto da corrente I vezes a tensão nos terminais A e B:  V(AB).  A unidade de potência no SI é W(watts).

. 

B.3- Uma fonte de força eletromotriz de 16V e resistência elétrica de 2,0Ω forma um circuito elétrico simples com um resistor de resistência 30Ω. Neste caso, a potência elétrica dissipada internamente na fonte é, em watts de 

a) 0,25,                 b) 0,50,              c) 1,0,            d) 2,0. 

B.4- (ENEM 2002) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes: substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. ” Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição ”inverno” ou ”quente”. ” Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez. ” Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente ”Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados `as suas finalidades. A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia através da tentativa de, no dia a dia, reduzir 

a) A potência dos aparelhos e dispositivos elétricos, b) O tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos, c) O consumo de energia elétrica convertida em energia térmica, d) O consumo de energia térmica convertida em energia elétrica, e) O consumo de energia elétrica através de corrente de fuga. Justifique sua resposta. 

B.5-Considere um circuito com 5 resistores de resistências elétricas todas iguais R(i), (i = 1, 2, 3, 4, 5) ligados em paralelos, sendo o primeiro resistor ligado a uma bateria com uma fonte de força eletromotriz ε, passando uma corrente I, na primeira malha. A quantidade calor desprendida nos resistores 4 e 5 é m vezes a quantidade desprendida no resistor 1, no mesmo intervalo de tempo. Determine o valor de m. Quando a corrente I chega no primeiro nó ela se divide em quatro, ou seja, I = I(2) + I(3) + I(4) + I(5). 

Sugestões: como os resistores em paralelos possuem a mesma ddp e como foi dado que as resistências são também as mesmas, então as potências dissipadas no resistor 1(com corrente I)  são dadas por: 

P(1) = Ri²

e nos resistores 4 e 5(com correntes iguais i) é 

P(4,5) = P(4) + P(5) = Ri² + Ri² = 2Ri². 

B.6- Um gerador tem força eletromotriz (fem) ε = 1, 5V e resistência interna, r = 0, 10Ω. Ligam-se seus terminais por meio de uma resistência R = 0, 65Ω. Quanto vale a ddp-V(AB) entre os terminais? Lembre-se que: 

ε = (r + R)I,  V(AB) = ε − rI

B.7- Considere um circuito, composto por 12 fios ligados em paralelo, cada um com diâmetro d e comprimento L. Calcule a resistência equivalente dos 12 fios. Substituindo o circuito por um fio cilíndrico de mesmo comprimento L e resistência equivalente ao sistema composto, determine o diâmetro D deste novo fio.

Lembre-se que a resistência de cada fio é dada por  R = ρ L /A, neste caso, sendo a área A=𝞹d²/4.

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