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Provão Engenharia Elétrica 2000
Tipologia: Exercícios
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A tensão elétrica, cuja forma de onda é apresentada na Figura 1, foi aplicada aos terminais de um componente elétrico passivo, invariante no tempo, cuja curva característica está apresentada na Figura 2. Desenhe um gráfico esboçando a forma de onda da corrente resultante que passa pelo componente. (valor: 10,0 pontos)
Dados / Informações Técnicas
( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( ) e ( ) ( )
dq v t Ri t q t Cv t t Li t i t t dt
= = φ = =
Considere o circuito RC, apresentado na figura abaixo, em que o capacitor está inicialmente descarregado.
a) Escreva a expressão, em função de V , R e C, da corrente na malha em t = 0, quando a chave CH for fechada. Justifique sua resposta. (valor: 2,0 pontos)
b) Para a chave CH fechada em t=0, escreva a expressão, em função de V, R e C, da tensão nos terminais do capacitor para t tendendo a infinito. Justifique sua resposta. (valor: 2,0 pontos)
que a equação diferencial da corrente elétrica na malha desse circuito é: (valor: 3,0 pontos)
d) O gráfico a seguir apresenta a tensão nos terminais do capacitor, decorrente do fechamento da chave no instante t = 0,1s (curva exponencial). O capacitor é de 1 μF, e a fonte de tensão, de 5 volts. Observando a curva exponencial que corresponde ao sinal de saída vo(t), medido nos terminais do capacitor, estime a ordem de grandeza do resistor R, e justifique sua resposta. (valor: 3,0 pontos)
R
C
v (^) o(t)
CH
V
i(t)
Existem, no mercado, dois tipos de lâmpadas elétricas incandescentes, cujas especificações são:
a) Calcule, em percentagem, quanto de potência uma Lâmpada 2 consome a mais que uma Lâmpada 1, quando ambas são submetidas à tensão de 127 V. (valor: 4,0 pontos)
b) Determine o valor, em R$ (reais), correspondente ao excesso de consumo anual com o emprego exclusivo da Lâmpada 2, supondo que:
Caso você não tenha resolvido o item “a”, considere 35 W como sendo o excedente de potência consumido pela Lâmpada 2, em relação à potência consumida pela Lâmpada 1 ao operar em 127 V. (valor: 3,0 pontos)
c) Ao abrir seu jornal, você se deparou com a propaganda de um fabricante de lâmpadas incandescentes que apregoava a superioridade das Lâmpadas 2 de sua linha de produção. Ele ressaltava apenas um aspecto: que o nível de iluminação de suas lâmpadas era maior que o das Lâmpadas 1, quando ligadas em 127 V. Analise esta propaganda quanto ao seu teor (conteúdo). (valor: 3,0 pontos)
Para reproduzir uma experiência clássica de medição da densidade de fluxo magnético
! B (indução magnética), foi montado o arranjo
ilustrado na figura abaixo. Uma bobina composta de 4 espiras está presa no prato direito da balança e tem sua parte inferior submetida
a um campo magnético, cuja densidade de fluxo magnético é perpendicular ao plano das espiras. Inicialmente, uma corrente de
170 mA percorre a bobina no sentido anti-horário, e a balança é equilibrada por uma massa colocada no prato direito. Em seguida,
é invertido o sentido da corrente, e o equilíbrio da balança é restaurado por uma massa de 16,4 gramas, colocada no prato esquerdo.
Determine o valor do módulo da densidade de fluxo magnético
! B , expresso em gauss.^ (valor: 10,0 pontos)
Dados / Informações Técnicas
! F = i
! L ⊗
! B ! F = q
! v ⊗
! B
g = 9,8 m/s^2 (aceleração da gravidade)
1 Wb/m 2 = 10^4 gauss
onde:
⊗ é o símbolo de produto vetorial; ! F é o vetor Força, em N;
i é a corrente, em A; ! L é o vetor comprimento do condutor, em m; ! B é o vetor densidade de fluxo magnético, em Wb/m^2 ;
q é a carga, em C; ! v é^ o vetor velocidade do condutor, em m/s
Considere os seguintes experimentos realizados em um laboratório.
Experimento 1: O objetivo é caracterizar transistores (NPN ou PNP) e verificar suas condições, empregando um multímetro. Alguns multímetros dispõem de uma opção para teste de diodo, quando, então, fornecem uma tensão suficientemente grande para polarizar diretamente uma junção PN. Com base nas medidas presentes na tabela, e considerando que o multímetro empregado fornece 3 V, responda às perguntas abaixo.
a) O responsável pelo experimento afirmou que os transistores Q1 e Q2 são PNP. Baseado nas medidas presentes na tabela, analise e comente essa afirmativa. (valor: 2,0 pontos)
b) Qual(is) transistor(es) apresenta(m) a junção BE em curto-circuito? (valor: 1,0 ponto)
c) Qual(is) transistor(es) apresenta(m) a junção BC em circuito aberto? (valor: 1,0 ponto)
Experimento 2: O objetivo é determinar a corrente em um diodo de germânio, em pontos de sua curva característica. Para tanto, foi empregado o esquema mostrado na Figura 1, que permitiu levantar a curva característica indicada na Figura 2. Determine, então, o valor da corrente no ponto P da curva característica. (valor: 6,0 pontos)
Dados / Informações Técnicas
Tabela: Medições realizadas com o multímetro
Transistor
Multímetro na opção teste de diodo
Multímetros e Transistores estão representados nas figuras com as letras M e T respectivamente.
Curva Característica de um diodo Figura 1 Figura 2
Canal X (Horizontal)
Canal Y (Vertical)