Eletrodinâmica – Corrente Elétrica

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Corrente Elétrica 1. (G1 - cftmg 2013) O meio que conduz melhor a eletricidade é a(o) a) ar, devido à facilidade de propagar o relâmpago. b) metal, porque possui maior número de cargas livres. c) plástico, pois deriva-se do petróleo, grande fonte de energia. d) madeira, uma vez que as árvores atraem raios em dias de tempestade. 2. (Unicamp 2013) O carro elétrico é uma alternativa aos veículos com motor a combustão interna. Qual é a autonomia de um carro elétrico que se desloca a 60 km h, se a corrente elétrica empregada nesta velocidade é igual a 50 A e a carga máxima armazenada em suas baterias é q  75 Ah? a) 40,0 km. b) 62,5 km. c) 90,0 km. d) 160,0 km. 3. (G1 - cftmg 2012) A corrente elétrica nos materiais sólidos, líquidos e gasosos depende da existência de grande quantidade de portadores de carga elétrica livres. Dos materiais apresentados a seguir, aquele que atende a essa condição é a) a água pura, no estado líquido. b) o ar atmosférico, em um dia bem seco. c) o diamante puro, em estado sólido natural. d) o alumínio sólido, à temperatura ambiente. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Atualmente há um número cada vez maior de equipamentos elétricos portáteis e isto tem levado a grandes esforços no desenvolvimento de baterias com maior capacidade de carga, menor volume, menor peso, maior quantidade de ciclos e menor tempo de recarga, entre outras qualidades. 4. (Unicamp 2012) Outro exemplo de desenvolvimento, com vistas a recargas rápidas, é o protótipo de uma bateria de íon-lítio, com estrutura tridimensional. Considere que uma bateria, inicialmente descarregada, é carregada com uma corrente média im  3,2 A até atingir sua carga máxima de Q = 0,8 Ah . O tempo gasto para carregar a bateria é de a) 240 minutos. b) 90 minutos. c) 15 minutos. d) 4 minutos. www.nsaulasparticulares.com.br Página 1 de 8 5. (Ufpa 2011) O acelerador de partículas LHC, o Grande Colisor de Hadrons (Large Hadron Collider), recebeu da imprensa vários adjetivos superlativos: “a maior máquina do mundo”, “o maior experimento já feito”, “o big-bang recriado em laboratório”, para citar alguns. Quando o LHC estiver funcionando a plena capacidade, um feixe de prótons, percorrendo o perímetro do 14 4 anel circular do acelerador, irá conter 10 prótons, efetuando 10 voltas por segundo, no anel. Considerando que os prótons preenchem o anel uniformemente, identifique a alternativa que indica corretamente a corrente elétrica que circula pelo anel. Dado: carga elétrica do próton 1,6  1019 C a) 0,16 A b) 1,6  1015 A c) 1,6  1029 A d) 1,6  109 A e) 1,6  1023 A 6. (G1 - utfpr 2011) A passagem da corrente elétrica pode produzir calor. Instalações elétricas mal feitas, uso de materiais de baixa qualidade ou desgaste de materiais antigos podem provocar curto-circuito. Para evitar-se riscos de incêndios, as instalações elétricas devem conter um dispositivo de segurança denominado: a) fusíl. b) resistor. c) estabilizador de tensão. d) disjuntor. e) relógio de luz. 7. (Ufop 2010) Em uma tarde de tempestade, numa região desprovida de para-raios, a antena de uma casa recebe uma carga que faz fluir uma corrente de 1,2 x 104 A, em um intervalo de tempo de 25 x 10-6 s. Qual a carga total transferida para a antena? a) 0,15 C b) 0,2 C c) 0,48 C d) 0,3 C 8. (Fuvest 2010) Medidas elétricas indicam que a superfície terrestre tem carga elétrica total negativa de, aproximadamente, 600.000 coulombs. Em tempestades, raios de cargas positivas, embora raros, podem atingir a superfície terrestre. A corrente elétrica desses raios pode atingir valores de até 300.000 A. Que fração da carga elétrica total da Terra poderia ser compensada por um raio de 300.000 A e com duração de 0,5 s? a) b) c) d) e) 1 2 1 3 1 4 1 10 1 20 www.nsaulasparticulares.com.br Página 2 de 8 9. (Unicamp 2010) A experimentação é parte essencial do método científico, e muitas vezes podemos fazer medidas de grandezas físicas usando instrumentos extremamente simples. Para o seu funcionamento, o relógio usa uma pilha que, quando nova, tem a capacidade de fornecer uma carga q = 2,4 Ah = 8,64×103 C. Observa-se que o relógio funciona durante 400 dias até que a pilha fique completamente descarregada. Qual é a corrente elétrica média fornecida pela pilha? 10. (Ufpe 2010) O gráfico mostra a variação da corrente elétrica I, em ampère, num fio em função do tempo t, em segundos. Qual a carga elétrica, em coulomb, que passa por uma seção transversal do condutor nos primeiros 4,0 segundos? 11. (Upe 2010) Uma corrente de 0,3 A que atravessa o peito pode produzir fibrilação (contrações excessivamente rápidas das fibrilas musculares) no coração de um ser humano, perturbando o ritmo dos batimentos cardíacos com efeitos possivelmente fatais. Considerando que a corrente dure 2,0 min, o número de elétrons que atravessam o peito do ser humano vale: Dado: carga do elétron = 1,6 x10-19 C. a) 5,35 . 102 b) 1,62 . 10-19 c) 4,12 . 1018 d) 2,45 . 1018 e) 2,25 . 1020 www.nsaulasparticulares.com.br Página 3 de 8 12. (Fuvest 2009) Com o objetivo de criar novas partículas, a partir de colisões entre prótons, está sendo desenvolvido, no CERN (Centro Europeu de Pesquisas Nucleares), um grande acelerador (LHC). Nele, através de um conjunto de ímãs, feixes de prótons são mantidos em órbita circular, com velocidades muito próximas à velocidade c da luz no vácuo. Os feixes percorrem longos tubos, que juntos formam uma circunferência de 27 km de comprimento, onde é feito vácuo. Um desses feixes contém N = 3,0 × 10 14 prótons, distribuídos uniformemente ao longo dos tubos. Os prótons repassam inúmeras vezes por cada ponto de sua órbita, estabelecendo, dessa forma, uma corrente elétrica no interior dos tubos. Analisando a operação desse sistema, estime a corrente elétrica I, em amperes, que os prótons em movimento estabelecem no interior do tubo onde há vácuo. Dados: q = Carga elétrica de um próton = 1,6 × 10-19C c = 3,0 × 108 m/s 13. (Uece 2008) Uma corrente elétrica de 3,0 A percorre um fio de cobre. Sabendo-se que a carga de um elétron é igual a 1,6 × 10-19 C, o número de elétrons que atravessa, por minuto, a seção reta deste fio é, aproximadamente: a) 1,1 × 1021 b) 3,0 × 106 10 c) 2,0 × 10 d) 1,8 × 1011 14. (Ufscar 2008) O capacitor é um elemento de circuito muito utilizado em aparelhos eletrônicos de regimes alternados ou contínuos. Quando seus dois terminais são ligados a uma fonte, ele é capaz de armazenar cargas elétricas. Ligando-o a um elemento passivo como um resistor, por exemplo, ele se descarrega. O gráfico representa uma aproximação linear da descarga de um capacitor. -19 Sabendo que a carga elétrica fundamental tem valor 1,6 × 10 C, o número de portadores de carga que fluíram durante essa descarga está mais próximo de a) 1017. b) 1014. c) 1011. d) 108. e) 105. 15. (Unifesp 2005) Um condutor é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i = 800 mA. Conhecida a carga elétrica elementar, e = 1,6 × 10 -19C, o número de elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor, por segundo, é a) 8,0 × 1019 b) 5,0 × 1020 c) 5,0 × 1018 d) 1,6 × 1020 e) 1,6 × 1022 www.nsaulasparticulares.com.br Página 4 de 8 16. (Pucsp 2003) Na tira, Garfield, muito maldosamente, reproduz o famoso experimento de Benjamin Franklin, com a diferença de que o cientista, na época, teve o cuidado de isolar a si mesmo de seu aparelho e de manter-se protegido da chuva de modo que não fosse eletrocutado como tantos outros que tentaram reproduzir o seu experimento. Franklin descobriu que os raios são descargas elétricas produzidas geralmente entre uma nuvem e o solo ou entre partes de uma mesma nuvem que estão eletrizadas com cargas opostas. Hoje sabe-se que uma descarga elétrica na atmosfera pode gerar correntes elétricas 5 da ordem de 10 amperes e que as tempestades que ocorrem no nosso planeta originam, em média, 100 raios por segundo. Isso significa que a ordem de grandeza do número de elétrons que são transferidos, por segundo, por meio das descargas elétricas, é, aproximadamente, Use para a carga de 1 elétron: 1,6 . 10-19C 22 a) 10 24 b) 10 26 c) 10 d) 1028 e) 1030 17. (Pucmg 2003) Em um relâmpago, a carga elétrica envolvida na descarga atmosférica é da ordem de 10 Coulombs. Se o relâmpago dura cerca de 10 -3 segundos, a corrente elétrica média vale, em Amperes: a) 10 b) 100 c) 1000 d) 10000 18. (Ufsm 1999) Uma lâmpada permanece acesa durante 5 minutos por efeito de uma corrente de 2A, fornecida por uma bateria. Nesse intervalo de tempo, a carga total (em C) liberada pela bateria é a) 0,4. b) 2,5. c) 10. d) 150. e) 600. 19. (Ufc 1999) Um receptor de rádio, quando em funcionamento, requer de sua bateria uma corrente I=1,6x10-2 A. Cada vez que dois elétrons saem do cátodo reage quimicamente com o eletrólito, dando origem a uma molécula de nova substância. Quantas dessas moléculas serão formadas em uma hora de funcionamento do rádio? A carga do elétron vale 1,6x10 -19 C. 20. (G1 1996) O que é a corrente elétrica? www.nsaulasparticulares.com.br Página 5 de 8 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Os melhores condutores de eletricidade são os metais porque possuem os elétrons da camada mais externa mais fracamente ligados ao núcleo, sendo facilmente transportados, quando se estabelece uma diferença de potencial entre os terminais do condutor. Resposta da questão 2: [C] A quantidade de carga elétrica contida na bateria é dada por: q  i  Δt 75Ah  50A  Δt 75 Δt  h 50 Δt  1,5h Sabendo que a autonomia (em horas) da bateria é 1,5 horas temos: Δs  v  Δt Δs  60  1,5 Δs  90 km Resposta da questão 3: [D] Das substâncias apresentadas, a única condutora é o alumínio sólido, à temperatura ambiente. Resposta da questão 4: [C] Da definição de corrente elétrica: Q Q 0,8 Ah im   t    0,25 h  0,25  60 min   t im 3,2 A t  15 min. Resposta da questão 5: [A] A corrente elétrica é dada pela razão entre a carga que passa por unidade de tempo. A cada segundo passam 1014 prótons, 104 vezes. Assim, a intensidade da corrente elétrica é: i Q 1014  104  1,6  1019  t 1  i  0,16 A. Resposta da questão 6: [D] Os disjuntores são dispositivos modernos que desligam quando a corrente atinge valores além dos pré-dimensionados, como no caso dos curtos-circuitos. www.nsaulasparticulares.com.br Página 6 de 8 Resposta da questão 7: [D] | Q | i t  1,2  104  25  106  | Q | 0,3 C. Resposta da questão 8: [C] A carga transferida no raio é: Q = i t = 300.000(0,5) = 150.000 C. A fração pedida é: Q 150.000 1   . | QTerra | 600.000 4 Resposta da questão 9: Dados: q = 2,4 A.h = 8,64  103 C; t = 400 dias = (400  24) h. A corrente elétrica média é dada por: i= q 2,4 0,1    2,5  104 A  t 400  24 400 i = 0,25 mA. Resposta da questão 10: 10C. A carga é dada pela área do trapézio, sob a curva no intervalo de tempo entre 0 e 4,0 s, como mostrado na figura. Portanto: Q   4  1 2  4  Q  10 C. Resposta da questão 11: [E] I Q Q  0,3   Q  36C t 120 1 elétron -------------------------- 1,6 x 10-19 C N -------------------------36C N 36  2,25  1020 1,6  1019 www.nsaulasparticulares.com.br Página 7 de 8 Resposta da questão 12: A corrente I é dada por I = Q/t onde Q é a carga total transportada pelos prótons no intervalo de tempo t. Q = N.e = 3.1014.1,6.10-19 = 4,8.10-5 C v = S/t  t = S/v = 27.103 = 9.10-5 s 8 3.10  4,8.10  = 0,53 A I = Q/t = 9.10  5 5 Resposta da questão 13: [A] Resposta da questão 14: [A] A área sombreada na figura é numericamente igual à carga que fluiu no condutor. Q  7,2  4  103  1,44  102 C 2 Por outro lado: Q  Ne , onde N é o número de portadores elementares e “e” a carga elementar (1,6 x10-19 C) Q 1,44  102 Q  Ne  N    9  1016  1017 portadores e 1,6  1019 Resposta da questão 15: [C] Resposta da questão 16: [C] Resposta da questão 17: [D] Resposta da questão 18: [E] Resposta da questão 19: N = 1,8 × 1020 Resposta da questão 20: É o movimento ordenado de elétrons através de um condutor. www.nsaulasparticulares.com.br Página 8 de 8