Exercícios MT1
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Campo elétrico e fluxo
Campo de um fio infinito carregadoValor
Teste 1, 2021/22
Um fio retilíneo, muito comprido, com carga linear de , encontra-se sobre o eixo dos . Calcule o módulo do campo elétrico no ponto de coordenadas m.
Carga desconhecida com potencial nuloValor
Teste 1, 2021/22
Duas cargas pontuais estão sobre o eixo dos : uma carga de nC em cm e outra de valor desconhecido em cm. Arbitrando potencial nulo no infinito e sabendo que o potencial é também nulo no ponto cm, calcule o valor da segunda carga.
Campo de duas cargas no eixo dos xValor
Teste 1, 2021/22
Uma carga de está em m e outra de na origem. Calcule o módulo do campo elétrico no ponto m do eixo dos .
Solução
.
A carga de produz em m um campo de N/C no sentido ; a carga de produz N/C no sentido . O módulo do campo resultante é N/C.
Campo de dois planos carregadosValor
Teste 1, 2015/16
Existe carga distribuída uniformemente em todo o plano , com carga superficial de nC/m², e uniformemente em todo o plano , com carga superficial de nC/m². Determine o módulo do campo elétrico no ponto m.
Solução
.
Um plano infinito com carga superficial produz um campo de módulo , perpendicular ao plano. As componentes devidas aos dois planos são N/C e N/C. O módulo do campo resultante é N/C.
Fluxo através de um quadrado num campo uniformeValor
Teste 1, 2021/22
Um quadrado com cm de lado encontra-se numa região onde existe um campo elétrico uniforme de módulo kN/C, numa direção que faz um ângulo de com o plano do quadrado. Calcule o valor absoluto do fluxo elétrico através do quadrado.
Potencial e capacidade
Capacidade equivalente de uma associação mistaValor
Teste 1, 2015/16
Calcule a capacidade equivalente entre os pontos e , sabendo que nF e nF estão em paralelo, esse conjunto em série com nF, e nF em paralelo com todo esse ramo.
Carga armazenada num condensador planoValor
Teste 1, 2015/16
Num condensador, sem dielétrico, de placas paralelas quadradas com cm de lado, a distância entre as placas é mm. Se o condensador é carregado até uma diferença de potencial de V, determine a carga armazenada.
Diferença de potencial em condensadores em sérieValor
Teste 1, 2021/22
Dois condensadores com capacidades e são ligados em série a uma fonte de V. Calcule a diferença de potencial no condensador de .
Rigidez dielétrica de um condensadorValor
Teste 1, 2015/16
Um condensador plano, de placas paralelas com área de m² e capacidade de nF, está preenchido com um dielétrico de constante dielétrica . Sabendo que a voltagem máxima que o condensador suporta é V, determine a rigidez dielétrica do dielétrico.
Energia armazenada ao reduzir a cargaEscolha múltipla
Teste 1, 2021/22
Num condensador isolado e carregado com carga , a energia eletrostática armazenada é . Se for diminuída até , a energia passa a ser:
Solução
.
A energia armazenada num condensador é . Reduzindo a carga a metade, .
- . A energia não aumenta ao reduzir a carga.
- . Esquece que a energia depende do quadrado da carga.
- . Confunde a proporcionalidade com a quadrática.
- . ; com , .
- a mesma . A energia armazenada muda com a carga.
Circuitos resistivos
Potência dissipada ao triplicar a correnteEscolha múltipla
Teste 1, 2021/22
Quando a intensidade da corrente numa resistência é , a potência dissipada é . Que potência dissipa a mesma resistência quando a intensidade da corrente muda para ?
Solução
.
Pela lei de Joule, . Triplicando a corrente, .
- . A potência não fica igual.
- . A potência depende do quadrado da corrente.
- . A potência aumenta com a corrente.
- . ; com , .
- . O fator é , não .
Potência máxima de duas resistências em sérieValor
Teste 1, 2015/16
Duas resistências de kΩ e kΩ suportam, cada uma, potência máxima de W sem se queimar. Determine a potência máxima que o sistema dessas duas resistências suporta quando ligadas em série.
Solução
.
Em série a corrente é comum. O limite é o da resistência de kΩ: mA (nesse limite a de kΩ dissipa apenas W). A potência total máxima é W.
Corrente num ramo por divisor de correnteValor
Teste 1, 2015/16
No circuito, a resistência de kΩ está em série com o paralelo de kΩ e kΩ. Sabendo que a corrente através da resistência de kΩ é mA, calcule a corrente na resistência de kΩ.
Solução
.
A corrente de mA que chega ao paralelo divide-se entre kΩ e kΩ. Pelo divisor de corrente, a resistência de kΩ recebe mA.
Ddp numa resistência em regime permanenteValor
Teste 1, 2015/16
Uma fonte de V alimenta a associação em que a resistência de kΩ está em paralelo com o ramo série de kΩ e kΩ. Um condensador de , inicialmente descarregado, está ligado em paralelo com a resistência de kΩ. Calcule a diferença de potencial na resistência de kΩ muito tempo depois de o interruptor ter sido fechado.
Solução
.
Muito tempo depois de fechar o interruptor, o condensador está totalmente carregado e não passa corrente por ele, mas a corrente continua a percorrer as resistências. A ddp no ramo série de kΩ e kΩ é V, pelo que V.
Condução elétrica
Carga transportada por uma corrente variávelValor
Teste 1, 2015/16
Se a corrente num fio varia segundo , com em amperes e em segundos, calcule a carga, em coulombs, que atravessa a secção transversal do fio entre s e s.
Grandeza medida em A·V·hEscolha múltipla
Teste 1, 2021/22
As unidades A·V·h (ampere vezes volt vezes hora) podem ser usadas para medir:
Solução
Energia.
O produto é potência (watt). Multiplicando pelo tempo em horas obtém-se energia: .
- Potência. A·V é potência, mas A·V·h já inclui o tempo.
- Corrente. A corrente mede-se em amperes.
- Voltagem. A voltagem mede-se em volts.
- Energia. A·V = W e W·h é energia: 1 W·h = 3600 J.
- Carga. A carga mede-se em coulombs (A·s).