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Pilhas são um dos vários
tipos de geradores que podem fazer parte de circuitos elétricos.
Por exemplo, uma associação de pilhas que resulte numa diferença
de potencial (ddp) de 12 Volts, tem o mesmo efeito que uma bateria de 12
Volts neste mesmo circuito, embora não tenha a mesma durabilidade. Por causa desta equivalência
usamos neste experimento pilhas de 1,5 V ao invés de outro tipo
de gerador. Logo, ao ler pilha neste experimento, entenda que ela pode
ser substituída por outro gerador equivalente, até mesmo
uma usina. O comportamento e os resultados
destes geradores num circuito elétrico muda de acordo com o tipo
de associação. Os dois tipos de associações
básicas são: a associação de pilhas em paralelo
e a associação de pilhas em série (veja as figuras
abaixo). É uma idéia comum
que uma bateria de tensão constante, como uma pilha, libera para
qualquer tipo de circuito a mesma corrente elétrica. Ou seja, a
idéia é de que uma bateria libera uma corrente constante,
o que não é verdade. Na realidade uma bateria libera para
o circuito uma corrente apropriada, que depende da necessidade de cada
circuito. Quando a combinação
é feita em paralelo temos que a tensão ou ddp entre os terminais
dos geradores é igual à tensão de cada pilha. Mas
a corrente elétrica que percorre o circuito é dividida entre
os geradores, de forma que a corrente elétrica total é a
soma das correntes que são liberadas por cada gerador. Já
na associação em série, temos que a corrente entre
os terminais dos geradores é igual à corrente de cada pilha.
Mas a tensão sobre o circuito é a soma das tensões
em cada gerador. Então não se engane: a corrente elétrica
fornecida por cada pilha é diferente nos dois casos.
Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru
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o desenvolvimento dos motores a combustão. Ciclo de Carnot Físico francês, Nicolas Léonard Sadi Carnot nasceu em Paris em 1.o de junho de 1796. Em 1824 publicou sua famosa tese na qual estabeleceu as características ideais de uma máquina térmica. Sua máquina é composta de uma fonte quente, mantida à temperatura absoluta constante T1, destinada a fornecer calor que o motor necessita para seu trabalho e de uma fonte mais fria, mantida à temperatura absoluta constante T2 (T2 < T1), cuja função é retirar da máquina o calor remanescente de cada ciclo que não foi transformado em trabalho. O rendimento de uma máquina térmica de Carnot é dado pela equação: = 1 – Assim, supondo que a fonte quente esteja a 127ºC, a temperatura da fonte mais fria para que o rendimento de uma dessas máquinas térmicas seja de 25%, vale: a) 27°C b) 31,75°C c) 95,25°C d) 125°C e) 300°C RESOLUÇÃO: Tmaior = 127 + 273 = 400K = 1 – 0,25 = 1 – Tmenor = 300K Tmenor = 300 – 273 = 27ºC Resposta: A T2 –––– T1 Tmenor –––––– Tmaior Tmenor –––––– 400 Q = 3,0 . 103 J 3,0 . 2,0 . 103 –––––––––––– 2 b . h ––––– 2 – 31 FÍ S IC A B D E C2_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 21/12/11 09:20 Página 31 32 – FÍS IC A B D E 1. (UERJ – 2011) – No circuito abaixo, o voltímetro V e o ampe - rímetro A indicam, respectivamente, 18V e 4,5A. Considerando como ideais os elementos do circuito, determine a força eletromotriz E da bateria. RESOLUÇÃO: No elemento R3, temos: U = R3 i3 18 = 12 i3 i3 = 1,5A mas: itotal = i2 + i3 itotal = 4,5 + 1,5(A) No elemento R2, temos: U = R2 i2 18 = R2 4,5 Assim: i = i = 6,0 = 2. (MACKENZIE-SP) – No circuito elétrico abaixo, o gerador e o amperímetro são ideais. Com a chave Ch aberta, o amperímetro acusa a medida 300mA. Fe chando a chave, o amperí metro acusará a medida: a) 100mA b) 200mA c) 300mA d) 400mA e) 500mA RESOLUÇÃO: Com a chave Ch aber ta, temos, de acordo com a Lei de Pouillet: i = ⇒ 0,300 = ⇒ E = 6,0V Fechando a chave Ch, temos: Pela Lei de Pouillet, calculamos I, que é a indicação do am perímetro. I = I = (A) = mA Resposta: D MÓDULO 7 LEI DE POUILLET itotal = 6,0A R2 = 4,0� E ––– R E –––––––––––––––––– R2R3R1 + ––––––– + R4R2 + R3 E –––––––––––––––––– 4 . 12 3,0 + ––––––– + 4,0 4 + 12 E = 60V E –––– 20 E –––– ∑ R E –––– ∑ R 6,0 . 103 ––––––––– 15 6,0 –––– 15 I = 400mA FRENTE 3 – ELETRICIDADE C2_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 21/12/11 09:20 Página 32 3. Considere o circuito abaixo, no qual R representa resistores de resistência 15� e B uma bateria de f.e.m. 36V e resistência interna 2,0�. Qual a intensidade de cor rente no resistor R1 = 30�? RESOLUÇÃO: i = i = i = 3,0A 1. (UECE-2011) – Um resistor de 5� é ligado a uma associação em série de duas baterias: uma de 10V e outra de 5V. Nessa associação, uma das baterias tem o polo positivo conectado ao negativo da outra. Com base nessa informação, a corrente no resistor, em A, é: a) 2 b) 3 c) 1 d) RESOLUÇÃO: Do enunciado, obtemos: i = i = Resposta: B 2. (FATEC-MODELO ENEM) – Um rádio utiliza 4 pilhas de 1,5V e re sis tên cia interna de 0,50� cada uma. Considerando que as pilhas estão associadas em série, a força eletromotriz (f.e.m.) e a resistência equivalente são, respectivamente: a) 1,5V e 2,0� b) 6,0V e 0,75� c) 6,0V e 0,25� d) 1,5V e 0,50� e) 6,0V e 2,0� RESOLUÇÃO: Es = 4 . E = 4 . 1,5(V) = 6,0V rs = 4 . r = 4 . 0,50(�) = 2,0� Resposta: E 3. (FUVEST-MODELO ENEM) – Seis pilhas ideais e iguais, cada uma com dife ren ça de potencial E, estão ligadas a um apa relho, com resistência elétrica R, na forma esquema tizada na figura. Nessas condições, a corrente me dida pelo am perímetro A ideal, colocado na posição indi ca da, é igual a: a) E/R b) 2E/R c) 2E/3R d) 3E/R e) 6E/R RESOLUÇÃO: Visto que tanto as pilhas como o o amperímetro são ideais, o resistor R está submetido a uma tensão elétrica 2E e é per corrido por uma corrente elétrica de intensidade: Resposta: B E ––––– ∑ R 36 ––– 12 i i1 = i2 = i3 = ––– = 1,0A3 MÓDULO 8 ASSOCIAÇÃO DE GERADORES 5 ––– 15 Eeq –––– R 10 + 5 –––––– 5 i = 3A 2E I = –––– R – 33 FÍ S IC A B D E C2_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 21/12/11 09:20 Página 33 4. A figura esquematiza três pilhas idênticas, de força eletromotriz 1,5V e resistência interna 0,1�. A corrente elétrica que atravessa a lâmpada L tem intensidade 0,9A. A re sistência elétrica da lâmpada é igual a: a) 1,2� b) 2,5� c) 3,7� d) 4,2� e) 4,7� RESOLUÇÃO: Lei de Pouillet: i = 0,9 = Resposta: E 1. (CEFET) – Quando colocamos a bateria do telefone celular pa ra ser car regada, ela e o recarregador funcionam, respectivamente, como a) gerador e gerador. b) gerador e receptor. c) receptor e gerador. d) receptor e receptor. RESOLUÇÃO: A bateria do celular vai receber energia elétrica do recarregador. Logo, a bateria do celular é receptor e o recarregador é gerador. Resposta: C 2. Um motor elétrico está conectado a uma rede elétrica de 127V. Esse motor possui resistência interna de 3,0�. Ao ligarmos o motor, a corrente elétrica que nele circula tem intensidade de 9,0A. Determine a sua força contra eletromotriz. RESOLUÇÃO: U = E + r . i 127 = E + 3,0 . 9,0 3. No circuito abaixo, a intensidade da corrente e o seu sen tido são, res pec tivamente: a) 7,0A; horário. b) 4,0A; horário. c) 3,0A; anti-horário. d) 3,0A; horário. e) 7,0A; anti-horário. RESOLUÇÃO: E – E’ i = –––––––– �R 96 – 12 i = –––––––– 12 sentido horário Resposta: A 4. (MACKENZIE-SP) – Um gerador elétrico, um receptor elétrico e um resis tor são associados, convenien temente, para constituir o circuito a seguir. O amperímetro A e o voltímetro V são ideais e, nas condições em que fo ram insertos no circuito, indi cam, respectivamente: a) 83,3mA e 3,0V b) 375mA e 0,96V c) 375mA e 13,5V d) 75mA e 0,48V e) 75mA e 2,7V E –––– ∑ R 4,5 ––––––– 0,3 + R R = 4,7� MÓDULO 9 RECEPTORES ELÉTRICOS E = 100V i = 7,0A 34 – FÍS IC A B D E C2_BDE_Curso_Fis_Alelex_PROF 21/12/11 09:20 Página 34 RESOLUÇÃO: 1) Os geradores estão em oposição e o sentido da corrente é imposto pela maior força eletromotriz (9,0V). Isto implica que o sentido da corrente elétrica é horário. 2) A intensidade de corrente elétrica (I) é dada por: I = = (A) 3) A indicação do voltímetro corresponde à tensão elé trica (d.d.p.) nos terminais do resistor de 36�. U = R . i ⇒ U = 36 . 0,075 (V) ⇒ Resposta: E 1. (PUC-MG-2011) – Uma lâmpada eletrônica possui as seguintes especi ficações do fabricante: 60W 120V (60 watts e 120 volts). É cor - reto afirmar: a) Essa lâmpada é percorrida por uma corrente de 60W. b) Ela consome uma energia de 60 joules a cada segundo de funcio - namento. c) A corrente elétrica correta para essa lâmpada é de 120V. d) O tempo de vida útil dessa lâmpada é de 120 x 60 horas. RESOLUÇÃO: 60W = Resposta: B 2. Quando foi trocar o televisor de sua casa, o sr. Modesto fez um estudo comparativo levando em conta o consumo de energia elétrica e a tecnologia empregada por diferentes tipos de televisores. No final, decidiu trocar seu televisor de tubo de 80W por um de LCD de 60W, pelo qual pagou R$ 900,00. Considerando que o sr. Modesto assiste à TV durante cinco horas por dia, em média, e que 1 kWh de energia custa R$ 0,40, o valor inves - tido pelo sr. Modesto na compra de seu novo televisor seria recu perado, em virtude da economia (em reais) trazida pela utilização do novo aparelho, após utilizá-lo por (adote 1 mês = 30 dias) a) 550 meses. b) 600 meses. c) 650 meses. d) 700 meses. e) 750 meses. RESOLUÇÃO: A economia de energia