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Física III

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

                                                     
 
Eletrodinâmica Exercícios

1.Durante os 4,0 min em que uma corrente de 5,0 A atravessa um fio, (a) quantos coulombs e (b) quantos elétrons passam por uma seção reta do fio?


2.Uma esfera condutora tem 1,0 cm de raio. Um fio leva até a esfera uma corrente de 1,000 002 0 A. Outro fio retira da esfera uma corrente de 1,000 000 0 A. Quanto tempo é necessário para que o potencial da esfera aumente de 1000 V?


3.Uma correia de 50 cm de largura está se movendo a 30 m/s entre uma fonte de cargas e uma esfera. A correia transporta as cargas para a esfera a uma taxa que corresponde a 100 μA. Determine a densidade superficial de cargas da correia.


4.Um feixe de partículas contém 2,0 X 108 íons positivos duplamente carregados por centímetro cúbico, todos se movendo para o norte com uma velocidade de 1,0 X 105 m/s. Determine (a) o módulo e (b) a direção da densidade de corrente J. (c) Que grandeza adicional é necessária para calcular a corrente total i associada a esse feixe de íons?


5.Uma corrente pequena, porém mensurável, de 1,2 X 1010A atravessa um fio de cobre de 2,5 mm de diâmetro. O número de portadores de carga por unidade de volume é 8,49 X 1028 m-3. Supondo que a corrente é uniforme, calcule (a) a densidade de corrente e (b) a velocidade de deriva dos elétrons.


6.Um ser humano pode morrer se uma corrente elétrica da ordem de 50 mA passar perto do coração. Um eletricista trabalhando com as mãos suadas, o que reduz consideravelmente a resistência da pele, segura dois fios desencapados, um em cada mão. Se a resistência do corpo do eletricista é 2000 Ω, qual é a menor diferença de potencial entre os fios capaz de produzir um choque mortal?


7.Uma bobina é formada por 250 espiras de fio isolado de cobre calibre 16 (diâmetro: 1,3 mm) enroladas em uma única camada em uma forma cilíndrica de 12 cm de raio. Qual é a resistência da bobina? Despreze a espessura do isolamento.


8.Um fio de Nichrome (uma liga de níquel, cromo e ferro muito usada em elementos de aquecimento) tem 1,0 m de comprimento e 1,0 mm2 de seção reta e conduz uma corrente de 4,0 A quando uma diferença de potencial de 2,0 V é aplicada a suas extremidades. Calcule a condutividade
s do Nichrome.


9.Um fio de 4,00 m de comprimento e 6,00 mm de diâmetro tem uma resistência de 15,0 mΩ. Uma diferença de potencial de 23,0 V é aplicada às extremidades do fio. (a) Qual é a corrente no fio? (b) Qual é o módulo da densidade de corrente? (c) Calcule a resistividade do material do fio. (d) Identifique o material


10.Um fio elétrico tem 1,0 mm de diâmetro, 2,0 m de comprimento e uma resistência de 50 mΩ. Qual é a resistividade do material do fio?


11. Um fio tem uma resistência R. Qual é a resistência de um segundo fio, feito do mesmo material, com metade do comprimento e metade do diâmetro?


12.Uma máquina de cachorro-quente funciona aplicando uma diferença de potencial de 120 V às extremidades de uma salsicha e cozinhando-a com a energia térmica produzida. A corrente é 10,0 A e a energia necessária para cozinhar uma salsicha é 60,0 kJ. Se a potência dissipada permanece a mesma, quanto tempo é necessário para cozinhar três salsichas simultaneamente?


13.Um resistor dissipa uma potência de 100 W quando a corrente é 3,00 A. Qual é a resistência?


14.Uma diferença de potencial de 120 V é aplicada a um aquecedor de ambiente cuja resistência de operação é 14Ω. (a) Qual é a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica? (b) Qual é o custo de 5,0 h de uso do aquecedor se o preço da eletricidade é R$ 0,76/kW · h?


15. Na Fig abaixo, uma bateria com uma diferença de potencial V = 12 V está ligada a um fio resistivo de resistência R = 6,0
Ω. Quando um elétron percorre o fio de um extremo a outro, (a) em que sentido o elétron se move? (b) Qual é o trabalho realizado pelo campo elétrico do fio sobre o elétron? (c) Qual é a energia transformada pelo elétron em energia térmica do fio?

Figura: Problema 15.


16.Quando um resistor de valor desconhecido é ligado aos terminais de uma bateria de 3,00 V, a potência dissipada é 0,540 W. Quando o mesmo resistor é ligado aos terminais de uma bateria de 1,50 V, qual é a potência dissipada?


17.Quando um resistor de valor desconhecido é ligado aos terminais de uma bateria de 3,00 V, a potência dissipada é 0,540 W. Quando o mesmo resistor é ligado aos terminais de uma bateria de 1,50 V, qual é a potência dissipada?


18.Um estudante manteve um rádio de 9,0 V, 7,0 W ligado no volume máximo das 21 horas às 2 horas da madrugada. Qual foi a carga que atravessou o rádio?


19.Um aquecedor de ambiente de 1250 W foi projetado para funcionar com 115 V. (a) Qual é a corrente consumida pelo aparelho? (b) Qual é a resistência do elemento de aquecimento? (c) Qual é a energia térmica produzida pelo aparelho em 1,0 h?


20.Um elemento de aquecimento feito de Nichrome, com uma seção reta de 2,60 X 10- 6, é submetido a uma diferença de potencial de 75,0 V. O fio de Nichrome tem uma resistividade de 5,00 X 10-1
Ω · m. (a) Se o fio dissipa 5000 W, qual é o comprimento do fio? (b) Qual deve ser o comprimento do fio para que a mesma dissipação seja obtida com uma tensão de 100 V?