Borges e Nicolau
Eletricidade, Usinas elétricas e Ondas eletromagnéticas
Questão 1:
Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes, dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de combustíveis fósseis.
De acordo com as características desse país, a matriz energética de menor impacto e risco ambientais é a baseada na energia
a) dos biocombustíveis, pois tem menos impacto ambiental e maior disponibilidade.
b) solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à sua implantação.
c) nuclear, por ter menos risco ambiental a ser adequada a locais com menor extensão territorial,
d) hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos recursos naturais disponíveis.
e) eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito estufa nem resíduos de operação.
Resolução:
A presença de ventos constantes nos remete à escolha da energia eólica, que não apresenta resíduos de operação e não produz gases do efeito estufa.
Resposta: e
Questão 2:
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 qual a posição do outro. Esta ligação é 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:
Resolução:
A lâmpada deverá ser acesa ou apagada por qualquer um dos interruptores, independentemente da posição do outro. Isto ocorre no esquema da alternativa e.
Observe as quatro possibilidades:
Resposta: e
Questão 3:
Um eletricista analisa o diagrama de uma instalação elétrica residencial para planejar medições de tensão e corrente em uma cozinha. Nesse ambiente existem uma geladeira (G), uma tomada (T) e uma lâmpada (L), conforme a figura. O eletricista deseja medir a tensão elétrica aplicada à geladeira, a corrente total e a corrente na lâmpada. Para isso, ele dispõe de um voltímetro (V) e dois amperímetros (A).
Para realizar essas medidas, o esquema da ligação dessas instrumentos está representado em:
Resolução:
Para medir a tensão elétrica aplicada à geladeira deve-se ligar o voltímetro “em paralelo” com a geladeira, isto é, entre os fios fase e neutro. A intensidade da corrente total é medida inserindo-se um amperímetro no fio fase ou no fio neutro, de modo a ficar "em série" com todos os aparelhos do circuito. A intensidade da corrente na lâmpada é obtida inserindo-se o outro amperímetro "em serie" com a lâmpada. Toda situação descrita encontra-se na alternativa e).
Resposta: e
Questão 4:
Desenvolve-se um dispositivo para abrir automaticamente uma porta no qual um botão, quando acionado, faz com que uma corrente elétrica i = 6 A percorra uma barra condutora de comprimento L = 5 cm, cujo ponto médio está preso a uma mola de constante elástica k = 5 x 10-2 N/cm. O sistema mola-condutor está imerso em um campo magnético uniforme perpendicular ao plano. Quando acionado o botão, a barra sairá da posição do equilíbrio a uma velocidade média de 5 m/s e atingirá a catraca em 6 milisegundos, abrindo a porta.
A intensidade do campo magnético, para que o dispositivo funcione corretamente, é de
a) 5 x 10-1 T. b) 5 x 10-2 T. c) 5 x 101 T. d) 2 x 10-2 T. e) 2 x 100 T.
Resolução:
Pela regra da mão direita determinamos o sentido da força magnética que age na barra. Na figura representamos também a força exercida pela mola na barra (força elástica):
Embora não esteja explicito no enunciado, vamos impor que ao atingir a catraca a força magnética seja equilibrada pela força elástica. Entre suas intensidades temos:
Fmag = Fel => Bil = kx => Bil = k.vm.Δt =>
B.6.5.10-2 = 5.5.6.10-3 =>
B = 5.10-1 T
Resposta: a
Questão 5:
O chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar energia elétrica em energia térmica, o que possibilita a elevação da temperatura da água. Um chuveiro projetado para funcionar em 110 V pode ser adaptado para funcionar em 220 V, de modo a manter inalterada sua potência.
Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a resistência do chuveiro por outra, de mesmo material e com o(a)
a) dobro do comprimento do fio.
b) metade do comprimento do fio.
c) metade da área da seção reta do fio.
d) quádruplo da área da seção reta do fio.
e) quarta parte da área da seção reta do fio.
Resolução:
Seja R1 a resistência elétrica do chuveiro projetado para funcionar sob tensão
U1 = 110 V e R2 sua resistência elétrica sob tensão U2 = 220 V.
Mantendo inalterada a potência, podemos escrever:
(U1)2/R1 = (U2)2/R2 => (110)2/R1 = (220)2/R2 = R2/R1 = (220/110)2 =>
A nova resistência elétrica do chuveiro deve ser quatro vezes maior. Da segunda lei de Ohm: R = ρL/A, concluímos que para o mesmo material (mesmo ρ), podemos quadruplicar a resistência elétrica quadruplicando o comprimento L do fio ou reduzindo de quatro vezes a área da seção reta do fio.
Resposta: e
Questão 6:
Medir temperatura é fundamental em muitas aplicações, e apresentar a leitura em mostradores digitais é bastante prático. O seu funcionamento é baseado na correspondência entre valores de temperatura e diferença de potencial elétrico. Por exemplo, podemos usar o circuito elétrico apresentado, no qual o elemento sensor de temperatura ocupa um dos braços do circuito (RS) e a dependência da resistência com a temperatura é conhecida.
Para um valor de temperatura em que RS = 100 Ω, a leitura apresentada pelo voltímetro será de
a) + 6,2 V. b) + 1,7 V. c) + 0,3 V. d) – 0,3 V. e) – 6,2 V
Resolução:
Vamos supor o voltímetro ideal e calcular as intensidades das correntes i1 e i2.
i1 = 10/(470+100) => i1 = 1/57 A
i2 = 10/(470+120) => i2 = 1/59 A
VB - VC = 100.(1/57) = 100/57 => VB - VC ≅ 1,75 V (1)
VD - VC = 120.(1/59) = 120/59 => VD - VC ≅ 2,03 V (2)
Subtraindo membro a membro (1) e (2) obtemos VB - VD que é a leitura do voltímetro:
VB - VD ≅ 1,75 - 2,03 => VB - VD ≅ -0,28 V => VB - VD ≅ -0,3 V
Resposta: d
Questão 7:
Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.
De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que
a) o fluido elétrico se desloca no circuito.
b) as cargas negativas móveis atravessam o circuito.
c) a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.
d) o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.
e) as cargas positivas e negativas se chocam no filamento da lâmpada.
Resolução:
Ao se fechar o circuito as cargas elétricas que constituem a corrente elétrica entram em movimento praticamente no mesmo instante, ao longo de todo circuito. Isso ocorre pois o campo elétrico se estabelece quase instantaneamente em todos os pontos do circuito.
Resposta: d
Questão 8:
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:
Resolução:
A lâmpada acende quando seus terminais elétricos (base metálica e rosca metálica lateral) estão ligados aos polos da pilha. Isso ocorre nas ligações apresentadas nas figuras 1, 3 e 7.
Resposta: d
Questão 9:
Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico. “O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos” — pensou.
Símbolos adotados:
Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?
Resolução:
As tomadas devem ser ligadas em paralelo e submetidas à tensão nominal da rede elétrica. O interruptor é ligado em série com a lâmpada e quando fechado, ela fica em paralelo com as tomadas e, portanto, submetida à tensão nominal da rede. Quando o interruptor é aberto, desliga-se a lâmpada, sem alterar a ligação das tomadas com a rede. O circuito que atende estas exigências é o da alternativa e):
Resposta: e
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