UNIFESP 2023: O circuito da figura é composto por um gerador, um amperímetro e uma chave interruptora C

UNIFESP 2023: O circuito da figura é composto por um gerador, um amperímetro e uma chave interruptora C

UNIFESP 2023: O circuito da figura é composto por um gerador, um amperímetro e uma chave interruptora C, inicialmente aberta, todos ideais. Também compõem o circuito quatro lâmpadas: uma lâmpada L1, de resistência elétrica R1, e três lâmpadas idênticas L2, de resistência elétrica R2 cada uma.

O gráfico representa a intensidade da corrente elétrica indicada pelo amperímetro entre os instantes t = 0 e t = 60 s.

Desprezando a resistência de todos os fios de ligação e sabendo que a chave C é fechada no instante t = 20 s,

a) calcule, em coulombs, a carga elétrica fornecida pelo gerador ao circuito entre t = 0 e t = 60 s. Calcule o valor da resistência R1, em ohms.

b) calcule a potência dissipada pelo circuito, em watts, entre t = 20 s e t = 60 s. Calcule o valor da resistência R2, em ohms.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

a) A carga elétrica pode ser calculada pela área do gráfico.

1 – Carga elétrica entre 0 e 20s:

Q1 = área A1

Q1 = 20 . 0,5 (C)

Q1 = 10,0C

2 – Carga elétrica entre 20s e 60s:

Q2 = área A2

Q2 = 40 . 2,5 (C)

Q2 = 100,0C

3 – Carga elétrica total entre 0 e 60s:

Qtot = Q1 + Q2 ⇒ Qtot = 10,0C + 100,0C

Qtot = 110,0C

4 – Cálculo da resistência R1:

Inicialmente a chave C está aberta e temos:

U = R1 . i1

120 = R1 . 0,5

R1 = 240,0Ω

b) Determinação da potência dissipada no circuito entre 20s e 60s:

Do gráfico, tiramos a corrente total: i = 2,5A

P = i . U

P = 2,5 . 120 (W)

P = 300,0W

Do gráfico, temos:

Intensidade i1 = 0,5A

Intensidade total i = 2,5A

i = i1 + i2

2,5 = 0,5 + i2 ⇒ i2 = 2,0A

Determinação da resistência R2:

As três lâmpadas L2 formam uma associação mista:

GABARITO:

a) Qtot = 110,0C

R1 = 240,0Ω

b) P = 300,0W

R2 = 40,0Ω

PRÓXIMA QUESTÃO:

- UNIFESP 2023: O coração de um beija-flor é considerado relativamente gigante se comparado com o tamanho do corpo de qualquer outra espécie animal.

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova UNIFESP 2023 com Gabarito e Resolução