Circuitos - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
Botafogo
Botafogo8 de Março de 2013

Circuitos - Exercícios - Física, Notas de estudo de Física. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)

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Apostilas e exercicios de Física da Universidade Federal de Sergipe, sobre o estudo dos Circuitos.
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Lista 4 - 2◦ semestre de 2012 Disciplina: Física B

1 (a) Determine a corrente em cada ramo do circuito mostrado na Fig. 1. (b) Determine a energia dissipada no resistor de 4,0 Ω durante 3,0 s. {R: (a) I1 = 1,5 A; I2 = 0,5 A; I = 2,0 A; (b) 27 J}

Figura 1: Problema 1

2 (a) Determine a corrente em cada ramo do circuito mostrado na Fig. 2. (b) Designe V = 0 ao ponto c e determine o potencial em todos os outros pontos de a a f . {R: (a) Iab = 2,0 A; Ieb = 1,0 A; Ibc = 3,0 A; Ide(3Ω) = 2,0 A; Ide(6Ω) = 1,0 A; (b) Va = 33 V; Vb = 9 V; Vd = 21 V; Ve = Vf = 15 V;}

Figura 2: Problema 2

3 No circuito da Fig. 3, a leitura do amperímetro é a mesma quando ambos os interruptores estão abertos e quando ambos estão fechados. Qual é o valor da resistência desconhecida R? {R: 600 Ω}

Figura 3: Problema 3

4 (a) Determine a corrente em cada ramo do circuito mostrado na Fig. 4. (b) Designe V = 0 ao ponto a e determine o potencial em todos os outros pontos de b a h. {R: (a) Igab = 2,0 A; Ibcd = 1,5 A; Idefg = 0,5 A; Idh = 1,0 A; Ibh = 0,5 A; Ihg = 1,5 A; (b) Vb = 24 V; Vc = 21 V; Vd = 15 V; Ve = 15 V; Vf = 5 V; Vg = 0;Vh = 12 V }

Figura 4: Problema 4

5 Para o circuito mostrado na Fig. 5, determine a dife- rença de potencial entre os pontos a e b. {R: Va − Vb = 2,40 V}

Figura 5: Problema 5

6 Na Fig. 6, a fonte 1 tem uma força eletromotriz E1 = 12,0 V e uma resistência interna r1 = 0,016 Ω, e a fonte 2 tem uma força eletromotriz E2 = 12,0 V e uma resistência interna r2 = 0,012 Ω. As fontes são ligadas em série com uma resistência externa R. (a) Qual é o valor de R para o qual a diferença de potencial entre os terminais de uma das fontes é zero? (b) Com qual das duas fontes isto acontece? {R: (a) 0,004 Ω; (b) 1}

Figura 6: Problema 7

7 Uma pilha comum de lanterna pode fornecer uma ener- gia da ordem de 2,0 W · h antes de se esgotar. (a) Se uma pilha custa US$0,80, quanto custa manter acessa uma lâmpada de 100 W durante 8,0 h usando pilhas? (b) Quanto custa manter acessa a mesma lâmpada

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usando a eletricidade da tomada se o preço da energia elétrica é US$ 0,06 por quilowatt-hora? {R: (a) US$ 3,2×102 ; (b) US$ 0,048}

8 Quando os faróis de um automóvel são acessos, um amperímetro em série com os faróis indica 10,0 V e um voltímetro em paralelo com os faróis indica 12,0 V (Fig. 7). Quando o motor de arranque é acionado, a leitura do amperímetro cai para 8,00 A e a luz dos faróis ca mais fraca. Se a resistência interna da bate- ria é 0,0500 Ω e a do amperímetro é desprezível, deter- mine (a) a força eletromotriz da bateria; (b) a corrente no motor motor de arranque quando os faróis estão acessos. {R: (a) 12,5 V; (b) 50,0 A}

Figura 7: Problema 8

9 Na Fig. 8, um voltímetro de resistência RV = 300 Ω e um amperímetro de resistência RA = 3,00 Ω estão sendo usados para medir uma resistência R em um circuito que também contém uma resistência R0 = 100 Ω e uma fonte ideal de força eletromotriz E = 12,0 V. A resistência R é dada por V/i, onde V é a diferença de potencial entre os terminais de R e i é a leitura do amperímetro. A leitura do voltímetro é V ′, que é a soma de V com a diferença de potencial entre os terminais do amperímetro. Assim, a razão entre as leituras dos dois medidores não é R e sim a resistência aparente R′ = V ′/i. Se R = 85,0 Ω, determine (a) a leitura do amperímetro; (b) a leitura do voltímetro; (c) o valor de R′. {R: (a) 55,2 mA; (b) 4,86 V; (c) 88,0 Ω}

Figura 8: Problema 9

10 Uma certa bateria de automóvel com uma força eletro- motriz de 12,0 V tem uma carga inicial de 120 A · h. Supondo que a diferença de potencial entre os termi- nais permanceça constante até a bateria se descarregar totalmente, durante quantas horas a bateria é capaz de fornecer uma potência de 100 W? {R: 14,4 h}

11 No circuito da Fig. 9, E = 1,2 kV, C = 6,5 µF e R1 = R2 = R3 = 0,73 MΩ. Com o capacitor C total- mente descarregado, a chave S é fechada bruscamente no instante t = 0. Determine, para o instante t = 0, (a) a corrente i1 no resistor 1; (b) a corrente i2 no re- sistor 2; (c) a corrente i3 no resistor 3. Determine para t =∞ (ou seja, após várias constantes de tempo), (d) i1, (e) i2, (f) i3. Determine a diferença de potencial V2 no resistor 2 (g) em t = 0 e (h) para t =∞. {R: (a) 1,1 mA; (b) 0,55 mA; (c) 0,55 mA; (d) 0,82 mA; (e) 0,82 mA; (f) 0; (g) 4,0×102 V; (h) 6,0×102 V}

Figura 9: Problema 11

12 O circuito da Fig. 10 mostra um capacitor, duas fontes ideais, dois resistores e uma chave S. Se a chave S permanceceu aberta por um longo tempo e depois per- maneceu fechada por um longo tempo, qual é a vari- ação da carga do capacitor? Suponha que C = 10 µF, E1 = 1,0 V, E2 = 3,0 V, R1 = 0,20 Ω e R2 = 0,40 Ω. {R: −13 µC}

Figura 10: Problema 12

13 Um capacitor C inicialmente descarregado é total- mente carregado por uma fonte ideal de força eletro- motriz E ligada em série com um resistor R. (a) Mostre que a energia nal armazenada no capacitor é igual à metade da energia fornecida pela fonte. (b) Por integração direta do produto i2R para todo o tempo de carga, mostre que a energia térmica dissipada pelo resistor também é igual à metade da energia fornecida pela fonte.

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