Segue a lista de exercícios No. 5, sobre potência elétrica de um circuito com resistores, ddp e corrente elétrica.
Segue a versão em Latex,
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\begin{document}
\noindent{\bf INSTRUMENTA\c{C}\~AO II - LISTA V}
\noindent{CURSO DE LICENCIATURA EM F\'ISICA-UAE-CES-UFCG}
\noindent{Prof. Rafael de Lima Rodrigues. PER\'IODO 2021.2.}
\noindent{\bf Aluno(a):\hrulefill Data: 09-06-2022.}
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\centerline{CORRENTE E RESIST\^ENCIA EL\'ETRICA}
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{\bf Parte A vale 3 pontos}. Fazer um esquema da montagem do circuito, para verificarmos
a lei de Ohm, utilizando um volt\'\i metro
acoplado em paralelo, para medir a ddp, em diferentes pontos, obtendo
diferentes valores da tens\~ao. A corrente el\'trica \'e o fluxo de part\'\i
culas com cargas el\'etricas $q$ atravessando uma se\c{c}\~ao reta de \'area $A$, em um certo intervalo de tempo $\Delta t$, ou seja, $I=\frac{ q}{\Delta
t}$ \'e medida no SI, em amp\`ere($A)$, ou seja, $1A=\frac{1C}{1s},$ cujo
sentido \'e o do movimento das part\'\i culas com cargas positivas.
{\bf Objetivo.}
Verificar como a resist\^encia de um condutor varia em fun\c{c}\~ao do seu comprimento e do seu di\^ametro.
{\bf Materiais}. 1 fonte de baixa tens\~ao, 2 ou mais fios condutores homog\^eneos (de comprimentos e espessuras diferentes), 2 mult\'\i metros, 1 r\'egua, cabos conectores.
A diferen\c{c}a de potencuial (ddp) nos extremos de um condutor fornece uma corrente el\'etrica que atravessa
a \'area transversal $A$ de um fio condutor de comprimento $L$, com uma resist\^encia
el\'etrica provocado pelos v\'arios choques dos el\'etrons com os \'atomos
da rede cristalina, cuja equa\c{c}\~ao da resist\^encia $R$ torna-se:
$$
R=\rho\frac{L}{A}.
$$
A constante de resistividade $\rho$ depende da temperatura e do material cndutor. Esta equa\c{c}\~ao da resist\^encia \'e v\'alida somente quando o campo
el\'etrico for constante. Em alguns livros ela \'e denominda de segunda lei
de Ohm. Dizer o que significa a Lei de Ohm.
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{\bf Montagem e procedimento}
Conecte um mult\'\i metro (amper\'\i metro) em s\'erie e o outro (volt\'\i metro) em paralelo com o circuito. Estique bem o fio, dispondo-o sobre uma superf\'\i cie isolante, e divida-o em intervalos de comprimentos iguais, fazendo, por exemplo, tra\c{c}os sobre a superf\'\i cie isolante que o cont\'em.
\noindent Deixe o conector 1 fixado numa extremidade de um fio. Ligue o conector 2 nas posi\c{c}\~oes A, B, C etc. de modo a variar o comprimento do fio. Para um determinado fio, registre os valores de tens\~ao(ddp) $(U)$ e intensidade de corrente (I) para cada ponto.
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{\bf Parte B. Quest\~oes. Justifique as respostas.}
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\noindent B.1- Considere um bloco retangular com dimens\~oes $1,2\hbox{x}1,2\hbox{x}15
cm$. a) Qual a resist\^encia el\'etrica do bloco entre dois extremos quadrados?
a) Qual a resist\^encia el\'etrica entre as faces retangulares opostas?
A resistividade do Ferro, na temperatura ambiente, $\rho_{Fe}=9,68\hbox{x}10^{-3}\Omega\times
m.$
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\noindent B.2- A dissipa\c{c}\~ao em calor
de um resistor \'e de $30W$(watts) e queda de potencial no mesmo \'e de 300$V.$(volts) Determinie o valor da resist\^encia e da intensidade da corrente (I) que o atravessa.
O trabalho para levar uma part\'\i cula com carga el\'etrica $q$ de um ponto A ao ponto B, sob uma ddp $V_{AB}$ \'e dado por
$$
\tau_{A\rightarrow B} = qV_{AB}.
$$
Lembre-se que a pot\^encia el\'etrica, em termos da tens\~ao el\'etrica, em termos do tempo t \'e dada por
$$
P=\frac{\tau_{A\rightarrow B}}{t}= \frac{q}{t}V_{AB}=IV_{AB}.
$$
Portanto, a pot\^encia el\'etrica em um circuito el\'etrico \'e o produto da corrente $I$ vezes a tens\~ao nos terminais A e B: $V_{AB}$. A unidade de pot\^encia no SI \'e W(watts).
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\noindent B.3- Uma fonte de for\c{c}a eletromotriz de $16V$ e resist\^encia el\'etrica de $2,0\Omega$ forma um circuito el\'etrico simples com um resistor de resist\^encia 30 $\Omega.$ Neste caso, a pot\^encia el\'etrica dissipada internamente na fonte \'e, em watts de
\noindent a) 0,25,
\noindent b) 0,50,
\noindent c) 1,0,
\noindent d) 2,0.
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\noindent B.4- (ENEM 2002) Entre as in\'umeras recomenda\c{c}\~ao es dadas para a economia de energia el\'etricas em uma resid\^encia, destacamos as seguintes:
" Substitua l\^ampadas incandescentes por fluorescentes compactas.
" Evite usar o chuveiro el\'etrico com a chave na posi\c{c}\~ao "inverno" ou "quente".
" Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro el\'etrico de uma s\'o vez.
" Evite o uso de tomadas m\'ultiplas para ligar v\'arios aparelhos simultaneamente
"Utilize, na instala\c{c}\~ao el\'etrica, fios de di\^ametros recomendados \`as suas finalidades.
A caracter\'\i stica comum a todas essas recomenda\c{c}\~oes \'e a proposta de economizar energia atr\'aves da tentativa de, no dia a dia, reduzir
a) A pot\^encia dos aparelhos e dispositivos el\'etricos,
b) O tempo de utiliza\c{c}\~ao dos aparelhos e dispositivos,
c) O consumo de energia el\'etrica convertida em energia t\'ermica,
d) O consumo de energia t\'ermica convertida em energia el\'etrica,
e) O consumo de energia el\'etrica atrav\'es de corrente de fuga.
Justifique sua resposta.
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\noindent B.5-Considere um circuito com 5 resistores de resit\^encias el\'etricas
todas iguais
$R_i, \quad (i=1,2,3,4,5)$ ligados em paralelos, sendo o primeiro resistor
ligado a uma bateria com uma fonte de for\c{c}a eletromotriz $\varepsilon$,
passando uma corrente $I$, na primeira malha. A quantidade de calor desprendida nos resistores
4 e 5 \'e $m$ vezes a quantidade desprendida no resistor 1, no mesmo intervalo
de tempo. Determine o valor de $m$. Quando a corrente $I$ chega no primeiro
n\'o ela se divide em quatro, ou seja, $I=I_2+I_3+I_4+I_5$.
Sugest\~oes: como os resistores em paralelos
possuem a mesma ddp e como foi dado de que as resist\^encias s\~ao tamb\'em as mesmas as pot\^encias dissipadas
no resistor 1(com corrente $I$) \'e $P_1=RI^2$ e nos resistores 4 e 5(com correntes
iguais $I^\prime$) \'e $P_{4,5}=P_4+P_5=R(I^\prime)^2+R(I^\prime)^2=2R(I^\prime)^2.$
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\noindent B.6- Um gerador tem for\c{c}a eletromotriz (fem) $\varepsilon= 1,5V$ e
resist\^encia interna, $ r=0,10 \Omega.$ Ligam-se seus terminais por meio
de uma resist\^encia $R=0,65\Omega.$ Quanto vale a ddp$(V_{AB})$ entre os terminais?
Lembre-se que: $\varepsilon= (r+R)I, \quad V_{AB}=\varepsilon-rI$.
\noindent B.7- Considere o circuito, composto por 12 fios ligados em
paralelo, cada um com di\^ametro $d.$ Calcule a resist\^encia
equivalente dos 12 fios. Substituindo o circuito por um fio cil\'\i
ndrico de mesmo comprimento $\ell$ e resist\^encia equivalente ao
sistema composto, determine o di\^ametro deste novo fio.
\end{document}
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