7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

1/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 1 de 7

olTeste 3: Capacitncia, Corrente eResistncia Eltrica e CircuitosEltricos

Aluno:___________________________

Aluno:___________________________

Captulo 25: Capacitncia

1. (1/2010-M) Antes da chave S do circuito

mostrado na Figura 1 ser fechada, a tenso entreos terminais da chave de 120 V e a tenso entre

os terminais do capacitor de 0,2 F de 40 V. Aenergia total armazenada nos dois capacitores

de 1440 J. Aps o fechamento da chave, a

tenso entre os terminais de cada capacitor de80 V, e a energia armazenada pelos dois

capacitores cai para 960 J. Determine acapacitncia de C2 e a carga naquele capacitorantes da chave ser fechada.

____________________________________

2.(1/2010-M-1-2/2011-N)Na Figura 2, C1= C5

= 8,4 F e C2= C3= C4= 4,2 F. A diferena depotencial aplicada Vab = 220 V. (a) Qual acapacitncia equivalente do circuito entre os

pontos a e b? (b) Calcule a carga de cadacapacitor e a diferena de potencial atravs decada capacitor.

____________________________________

3. (1-2/2011-M) Um capacitor de 10,0 F carregado at 15,0 V. A seguir conectado emsrie com um capacitor no carregado de 5,00

F. A combinao em srie finalmenteconectada a uma bateria de 50,0 V, como estrepresentado na Figura 3. Encontre as novasdiferenas de potencial nos capacitores de 5 F e10F.

____________________________________

4. (1/2012-N-1/2013-N-2/2013-M) A Figura 4

mostra um circuito com quatro capacitores queest ligado a um circuito maior atravs dos

pontosA eB. As capacitncias so C1= 10 F e

C2= C3= C4= 20 F. A carga do capacitor 1 30 C. Qual o valor absoluto da diferena depotencial VAVB?

____________________________________

5. (2/2012-N-1/2013-M-2/2013-N) (a) Encontre

a capacitncia equivalente entre os pontos ae bpara o grupo de capacitores conectados como seindica na Figura 5, se C1= 5,00 F, C2= 10,0 Fe C3 = 2,00 F. (b) Se a diferena de potencial

Figura 4

Figura 1

Figura 2

Figura 3

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

2/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 2 de 7

entre os pontos a e b 60,0 V, qual a carga

armazenada nas placas do capacitor C3?

____________________________________

6. (1-2/2014-M/N) Um capacitor de 7,0 F eoutro de 3,0 F so conectados em srie atravs

de uma bateria de 24 V. Qual ser a voltagemnecessria para carregar a combinao desses

dois capacitores em paralelo e obter a mesmaenergia total inicial?

____________________________________

7. (2/2014-N) Para o circuito de capacitores

indicado na Figura 6, a diferena de potencialatravs de a e b de 12,0 V. Ache (a) a energiatotal armazenada nesse circuito e (b) a energiaarmazenada no capacitor de 4,80 F.

____________________________________

8. A membrana do axnio de uma clula

nervosa pode ser representada por uma casca

cilndrica fina de raioR = 105m, comprimento

L= 0,1 m e espessura d = 10-8m. A membrana

possui carga positiva em um de seus lados e

carga negativa no outro, e atua como capacitor

de placas paralelas de rea A = 2rL e distncia

de separao d. A constante dieltrica damembrana aproximadamente K = 3. (a)Determine a capacitncia da membrana. Se a

diferena de potencial entre os terminais damembrana de 70 mV, determine (b)a carga em

cada lado da membrana e (c) o campo eltricoque a atravessa.

____________________________________

9. A Figura 7 mostra quatro capacitores

conectados segundo um arranjo conhecido comoponte de capacitores. Os capacitores estoinicialmente descarregados. Qual deve ser a rela-

o entre as quatro capacitncias de modo que opotencial entre os pontos c e d seja nulo quando

a tenso V aplicada entre os terminais a e b?

____________________________________

10. Uma garrafa de Leyden, um dos primeiros

tipos de capacitor, constituda de um jarro devidro revestido interna e externamente por umalmina metlica. Considere que uma garrafa deLeyden seja constituda por um cilindro com 40cm de altura, 2,0 cm de espessura de parede e

dimetro interno de 8 cm. Ignore qualquer efeitode borda, (a) Determine a capacitncia dessa

garrafa, considerando que a constante dieltricado vidro K igual a 5. (b) Se a resistnciadieltrica do vidro de 15 MV/m, qual a carga

mxima que a garrafa pode suportar sem queocorra a ruptura dieltrica? (Sugesto: trate o

capacitor como se fosse de placas planasparalelas.)

____________________________________

Figura 6

Figura 7

Figura 5

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

3/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 3 de 7

Captulo 26: Corrente e Resistncia

1. (1/2010-M/N) Uma diferena de potencial V aplicada a um fio de seo reta A, comprimento

L e resistividade . Estamos interessados emmudar a diferena de potencial aplicada e esticaro fio para que a potncia dissipada sejamultiplicada por 30,0 e a corrente seja

multiplicada por 4,00. Supondo que a densidadedo fio no mude, determine (a) a razo entre o

novo comprimento e L;(b) a razo entre a novaseo reta eA.

____________________________________

2. (2/2010-M) Uma lmpada movida a bateriapossui um filamento de tungstnio. Quando o

interruptor que conecta a lmpada bateria inicialmente acionado, a temperatura da lmpada de 20oC e a corrente na lmpada de 0,860 A.

Aps a lmpada estar acesa por 30 s, a corrente de 0,220 A. Qual ento a temperatura do

filamento? ( 13

105,4 Ktungstnio .)

____________________________________

3. (2/2010-N) Um fio de cobre com calibre 18(geralmente usado nos fios que ligam lmpadas)

possui um dimetro nominal igual a 1,02 mm.Esse fio est conectado a uma lmpada de 200

W e conduz uma corrente de 1,67 A. A

densidade dos eltrons livres de 8,5 1028eltrons/m3. Calcule os mdulos (a) da

densidade de corrente; (b) da velocidade dederiva; (c) do campo eltrico no fio; (d) adiferena de potencial entre dois pontos do fioseparados por uma distncia igual a 50,0 m; (e) aresistncia de um segmento do fio de

comprimento igual a 50,0 m. Suponha que aresistncia dada no item (e) seja a uma

temperatura igual a 20oC, (f) Calcule a

resistncia a 0oC e a 100oC.

______________________________

4. (1/2011-M/N)Uma corrente eltrica de 10 A estabelecida num fio de cobre de 4m de

comprimento total e constitudo de duas partes(Figura 8): 2 metros de fio 12 (dimetro 2,05

mm) e 2 metros de fio 14 (dimetro 1,63 mm).

Determine:

(a) As tenses entre os extremos de cada parte

do fio, sabendo-se que a resistividade do cobre

m 1069,1 8 ;(b) Os valores do campo eltrico em cada uma

das partes do fio;(c) A fora que atua nos eltrons livres (oueltrons de conduo), sabendo-se que a carga

do eltron Cq 191060,1 ;(d) A acelerao dos eltrons livres, sabendo-se

que a massa do eltron kgm 311011,9 ;(e) A velocidade de avano (ou velocidade de

deriva) dos eltrons livres sabendo-se que onmero de eltrons livres por unidade de volume

322

/1049,8 cmeltronsn ;(f) O intervalo de tempo mdio entre duas

colises;(g) O deslocamento dos eltrons em sentido

contrrio ao do campo entre duas colises.

____________________________________

5. (2/2011-M/N-2/2012-N-1/2013-M) Doisfios tm a mesma rea transversal e duas das

suas extremidades so unidas para formarum nico fio. Um deles de tungstnio, que

tem um coeficiente de temperatura daresistividade = 0,0045 (o C)1. O outro decarbono, para o qual = 0,0005 (o C)1.

A resistncia total do fio composto a soma dasresistncias das peas. A resistncia total docomposto no muda com a temperatura. Qual a

relao entre os comprimentos das sees detungstnio e carbono? Ignorar as alteraes nocomprimento devido expanso trmica.

____________________________________

6. (1/2012-N) A regio entre duas esferas

concntricas condutoras com raios a e b estpreenchida por um material condutor com

Figura 8

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

4/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 4 de 7

resistividade . (a) Mostre que a resistncia entre

as esferas dada por

ba

R 11

4

R

(b) Deduza uma expresso para a densidade decorrente em funo do raio em termos da

diferena de potencial Vab entre as esferas, (c)Mostre que o resultado da parte (a) se reduz ao

resultado da EquaoA

LR quando a

distncia entre as esferasL = ba pequena.

____________________________________

7.(1/2013-N)O fio Ce o f i o D so feitos de

materiais diferentes e tm comprimentosLC= LD

= 1,0 m. A resistividade e o dimetro do fio Cso 2,0 10-6

m e 1,00 mm, e a resistividadee o dimetro do fioD so 1,0 10-6 m e 0,50mm. Os fios so unidos da forma mostrada na

Figura 9 e submetidos a uma corrente de 2,0 A.Determine a diferena de potencial eltrico (a)entre os pontos 1 e 2; (b) entre os pontos 2 e 3.Determine a potncia dissipada (c) entre os

pontos 1 e 2; (d) entre os pontos 2 e 3.

____________________________________

8.(2/2013-M/N)Um material com resistividade

uniforme formado na forma de uma cunhacomo mostrado na Figura 10. Demonstre que as

resistncias entre as faces A e B dessa cunha dada por:

____________________________________

9. (1/2014-M/N) O tungstnio tem umcoeficiente de temperatura da resistividade de

0,0045 (oC)

1. Um fio condutor de tungstnio

conectado, atravs de uma chave eltrica, a umafonte de tenso contnua. No instante em que achave fechada, a temperatura do fio condutor 28oC, e a potncia inicial entregue ao fio

condutor Po. A que temperatura do fio apotncia entregada ao fio diminuir para (1/2)Po.

____________________________________

10. (2/2014-M/N) Um cilindro de 1,50 m e raiode 1,10 cm feito de uma mistura complexa demateriais. Sua resistividade depende da distnciax

da extremidade esquerda e obedece formula

(x) = a+ bx2

,em que a e b so constantes. Naextremidade esquerda, a resistividade de 2,25

108 rn, e do lado direito de 8,50 108

m. (a) Qual a resistncia desse basto? (b)

Qual o campo ettrico na metade do seucomprimento, se ele carregar uma corrente de1,75 A? (c) Se cortarmos o basto em dois

segmentos de 75,0 cm, qual a resistncia decada metade?

____________________________________

Captulo 27: Circuitos Eltricos

1. (1/2011-M) No circuito indicado na Figura11, todos os instrumentos so ideais e a

resistncia interna das baterias desprezvel. (a)Calcule a leitura do voltmetro com a chave Saberta. Qual ponto tem potencial mais elevado: a

ou b? Justifique sua resposta. (b) Com a chavefechada, determine a leitura do voltmetro e do

Figura 9

Figura 10

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

5/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 5 de 7

ampermetro. Em qual sentido (para cima ou

para baixo) a corrente passa pela chave?

____________________________________

2. (1/2011-M) No circuito indicado na Figura12, os capacitores esto inicialmente

descarregados, a bateria no possui resistnciainterna e o ampermetro ideal. Ache a leitura

do ampermetro (a) logo aps a chave S serfechada e (b) aps a chave estar fechada hmuito tempo.

_______________________________________

3.(1/2011-N)No circuito indicado na Figura 13,calcule (a) a corrente no resistor de 3,0 ; (b) a

fem 1 e a fem 2; (c) a resistncia R. Observeque foram fornecidas trs correntes.

_______________________________________

4.(1/2011-N)O circuito da Figura 14 mostra um

capacitor, duas fontes ideais, dois resistores euma chave S. Inicialmente, a chave S

permaneceu aberta por um longo tempo. Se achave fechada e permanece nessa posio porum longo tempo, qual a variao da carga do

capacitor? Suponha que C = 10 F, 1= 1,0 V,2= 3,0 V, R1= 0,20 e R2= 0,40 .

______________________________________

5. (2/2011-M) No circuito indicado na Figura15, a corrente na bateria de 20,0 V igual a 5,0

A no sentido indicado, e a voltagem atravs doresistor de 8,0 de 16,0 V, com a extremidadeinferior do resistor a uma potncia mais elevada.Ache (a) a fem (incluindo sua polaridade) da

bateria X; (b) a correnteIque passa pela bateria

de 200,0 V (incluiindo seu sentido); (c) aresistnciaR.

_______________________________________

6. (2/2011-M/N) Dado o circuito mostrado na

Figura 16, (a)qual a corrente inicial na bateriaimediatamente aps a chave S ser fechada? (b)Qual a corrente na bateria bem depois da chaveS ser fechada? (c) Se a chave ficar fechada porum longo tempo e, em seguida, aberta,

determine a corrente atravs do resistor de 600

kem funo do tempo.

Figura 12

Figura 13

Figura 14

Figura 15

Figura 11

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

6/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 6 de 7

____________________________________

7. (2/2011-N) Considere o circuito indicado naFigura 17: (a) Qual deve ser a fem da bateria

para que uma corrente de 2,0 A passe pela

bateria de 5,0 V, conforme indicado? Apolaridade da bateria est correta conformeindicado? A polaridade da bateria est correta

conforme indicado? (b) Quanto tempo leva para

60,0 J de energia termal ser produzida no resistorde 10,0 ?

____________________________________

8.(1/2012-N) (a) Calcule o potencial do ponto aem relao ao ponto b na Figura 18. {b) Sabendoque os pontos a e b so conectados por um fiocom resistncia desprezvel, calcule a correnteque passa na bateria de 12,0 V.

____________________________________

9.(1/2012-N)Um resistor de 2 M conectadoem srie a um capacitor de 1,5 F e a uma

bateria de 6,0 V, cuja resistncia interna

desprezvel. O capacitor est inicialmentedescarregado. Aps um tempo t = = RC,determine (a) a carga no capacitor, (b) a taxacom a qual a carga est aumentando, (c) a

corrente, (d) a potncia fornecida pela bateria,(e) a potncia dissipada no resistor e (f) a taxacom a qual a energia armazenada no capacitor

est aumentando.

_______________________________________

10.(1/2013-M/N)No circuito da Figura 19, =

1,2 kV, C = 6,5 F e R1=R2= R3= 0,73 M.

Com o capacitor C totalmente descarregado, achave S fechada bruscamente no instante t = 0.Determine, para o instante t = 0, (a) a corrente i1no resistor 1; (b) a corrente i2no resistor 2; (c) a

corrente i3no resistor 3. Determine, para t oo (ou seja, aps vrias constantes de tempo),(d) i1. (e) i2. (f) i3. Determine a diferena de

potencial V2no resistor 2 (g) em t = 0 e (h) para t . (i) Faa um esboo do grfico de V2 em

funo de t no intervalo entre esses dois instantesextremos.

_______________________________________

11. (2/2013-M/N) Na Figura 20, a chave S

permaneceu fechada por um longo tempo e ocapacitor ficou completamente carregado.

Determine (a) a corrente, no estado de equilbrio,em cada resistor. (b) A carga Q no capacitor. (c)A chave aberta num instante t= 0. Escreva a

equao para a corrente iR2atravs do resistor R2como uma funo do tempo. (d) Encontre o

Figura 17

Figura 18

Figura 19

Figura 16

7/26/2019 Teste3_FIS2(6)

7/7

IESB - Prof. Dr. Li Exequiel E. Lpez Fsica Geral IITeste 3

Pgina 7 de 7

tempo necessrio para que a carga do capacitor

diminua para um quinto do seu valor inicial.

____________________________________

12. (1/2014-M/N) Determine a tenso eltrica

atravs do resistor de 5,00 da Figura 21. Qual

das extremidades do resistor est a um potencial

maior?

____________________________

13. (2/2014-M/N) No circuito da Figura 22,

ambos os capacitores tm carga inicial de

45,0 V. (a) Quanto tempo aps a chave S serfechada o potencial atravs de cada capacitor

ser reduzido a 10,0 V e (b) qual ser a

corrente nesse instante?

____________________________________

Figura 20

Figura 21

Figura 22