F183ª série do Ensino Médio10 exercíciosSimulador autoral
Quase toda questão de eletricidade começa com um aparelho de verdade: chuveiro, lâmpada, carregador. Com a lei de Ohm, as associações de resistores e a potência você entende o brilho de cada lâmpada, o disjuntor e a conta de luz. No simulador você monta lâmpadas em série, em paralelo ou em associação mista e vê correntes, tensões e potências.
Antes, convém saber: Eletricidade e conta de luz, Eletrostática
Corrente é a carga que atravessa uma seção do condutor por unidade de tempo: $i=\frac{\Delta Q}{\Delta t}$, em ampères ($1$ A $=1$ C/s). Nos metais, quem se move são os elétrons, mas o sentido convencional da corrente é o do movimento das cargas positivas: do polo positivo para o negativo, por fora do gerador. A corrente não é “gasta” ao passar por um resistor: o que se transforma é energia.
A tensão $U$ é o “empurrão” da fonte, a corrente $i$ é o fluxo de carga e a resistência $R$ é a dificuldade que o aparelho oferece. 1ª lei: $U=R\,i$. 2ª lei: $R=\rho\,\frac{L}{A}$; um fio mais comprido resiste mais e um fio mais grosso resiste menos (por isso o chuveiro pede fiação grossa).
Série: a mesma corrente passa em todos, a tensão da fonte se divide e $R_{eq}=R_1+R_2+\dots$. Se um queimar, todos apagam. Paralelo: todos recebem a mesma tensão, as correntes se somam e $\frac1{R_{eq}}=\frac1{R_1}+\frac1{R_2}+\dots$; para dois, $R_{eq}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}$, e para $n$ iguais, $\frac Rn$. Em casa, os aparelhos ficam em paralelo.
Potência é energia por segundo: $P=U\,i=R\,i^2=\frac{U^2}{R}$, em watts. Uma lâmpada de $60$ W e $127$ V consome $60$ W quando ligada em $127$ V. O brilho de uma lâmpada depende da potência que ela dissipa de fato. Em série, brilha mais a de maior resistência ($P=Ri^2$); em paralelo, a de menor resistência ($P=\frac{U^2}{R}$).
A conta cobra energia, não potência: $E=P\,\Delta t$. A unidade da conta é o quilowatt-hora, a energia de um aparelho de $1$ kW ligado por $1$ hora ($1$ kWh $=3{,}6\times10^6$ J). Antes da conta, passe a potência para kW e o tempo para horas. Exemplo: $5{,}4$ kW durante $10$ h dão $54$ kWh; com o kWh a R$ $0{,}80$, são R$ $43{,}20$.
Um gerador (pilha, bateria) tem força eletromotriz $\varepsilon$ e resistência interna $r$. A tensão nos terminais é $U=\varepsilon-r\,i$, e a corrente no circuito é dada pela lei de Pouillet: $i=\frac{\varepsilon}{R_{eq}+r}$. Em curto-circuito ($R=0$), $i_{cc}=\frac{\varepsilon}{r}$. O rendimento do gerador é $\eta=\frac{U}{\varepsilon}$.
Carregando o simulador…
Abrir só o simulador em outra aba · feito em HTML pelo Prof. Luis Teixeira
Um chuveiro de $5\,400$ W e $220$ V fica ligado $20$ minutos por dia. Qual a corrente que ele puxa e quanto custa o banho em $30$ dias, com o kWh a R$ $0{,}80$?
Um resistor de $4\,\Omega$ está em série com uma associação em paralelo de $6\,\Omega$ e $12\,\Omega$, tudo ligado a uma fonte ideal de $24$ V. Calcule a corrente total e a corrente em cada resistor.
Resolva no papel antes de abrir a resposta. Conferir cedo demais atrapalha o aprendizado.
Uma carga de $30$ C atravessa um fio em $10$ s. Qual a corrente?
Um resistor de $20\,\Omega$ é ligado a $120$ V. Qual a corrente?
Três resistores de $2\,\Omega$, $3\,\Omega$ e $5\,\Omega$ estão em série e ligados a $20$ V. Qual a resistência equivalente e a corrente?
Uma lâmpada de $60$ W fica acesa $5$ horas por dia durante $30$ dias. Quanto ela consome?
Dois resistores, de $6\,\Omega$ e $3\,\Omega$, estão em paralelo e ligados a $12$ V. Calcule $R_{eq}$, a corrente em cada um e a corrente total.
Um chuveiro tem especificação $4\,400$ W e $220$ V. Qual a corrente e a resistência dele em funcionamento?
Uma lâmpada de $100$ W e $220$ V é ligada por engano em $110$ V. Que potência ela dissipa (considere a resistência constante)?
Um gerador de $\varepsilon=12$ V e $r=1\,\Omega$ alimenta um resistor de $5\,\Omega$. Calcule a corrente, a tensão nos terminais e o rendimento.
Numa casa, em $30$ dias: chuveiro de $5$ kW por $30$ min diários, geladeira com potência média de $150$ W ligada o dia todo e $5$ lâmpadas LED de $10$ W acesas $5$ h por dia. Com o kWh a R$ $0{,}80$, qual o valor da conta?
Um resistor de $2\,\Omega$ está em série com dois resistores de $8\,\Omega$ em paralelo, ligados a $12$ V. Calcule a corrente total e a corrente em cada resistor de $8\,\Omega$. O que acontece com a corrente total se um deles queimar?
Os mesmos slides e fichas usados nas aulas. Bom para revisar ou se aprofundar depois dos exercícios.
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