Fisica exercicios RESOLVIDOS, Exercícios de Física

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Revisão da disciplina

Júllia de Assis

Karolaine Gomes

Letícia Borges

Apresentação da aula Nesta aula, iremos discutir:

• (^) A física das correntes elétricas, isto é, o movimento das cargas;
• (^) A física básica das correntes elétricas e a razão pela qual alguns materiais conduzem corrente elétrica melhor que outros;
• (^) A física de circuitos elétricos que contêm apenas resistores e fontes;
• (^) Circuitos nos quais as cargas se movem sempre no mesmo sentido, conhecidos como circuitos de corrente contínua ou circuitos de CC.

Corrente Elétrica

• (^) Por definição correntes elétricas são o movimento ordenado de cargas elétricas.
• Para que ocorra o movimento ordenado de cargas elétricas deve haver uma força (Energia) direcionando este movimento.

Sistemas que induzem movimento dos elétrons (Fontes) Pilhas, Baterias, Energia Elétrica, etc.

Corrente elétrica Se inserirmos uma bateria no circuito, como na Fig. (b), o circuito não está mais no mesmo único potencial. Campos elétricos agem no interior do material componente do circuito, exercendo forças nas cargas internas, causando seu movimento e estabelecendo uma corrente. (O diagrama assume o mov. de cargas positivas como horário.)

Corrente elétrica Fig. (c) mostra uma seção de um condutor, parte de um circuito no qual uma corrente foi estabelecida. Se a carga dq passa através de um plano hipotético (como aa’) num tempo dt, então a corrente i através daquele plano é definida como: definição de corrente A corrente é a mesma em qualquer seção reta.

Densidade de Corrente Linhas representando a densidade de corrente no fluxo de cargas através de um condutor com uma constrição.

Densidade de corrente Elétrons de condução estão na realidade se movendo para a direita, mas a corrente convencional i é dita se mover para a esquerda. A velocidade (veloc. de deriva) está relacionada à densidade de corrente por: ⃗ 𝐽 =( 𝑛𝑒 ) ⃗ 𝑉 𝑑. Aqui o produto ne, cuja unidade SI é o coulomb por metro cúbico, é a densidade dos portadores de carga.

Resistência e Resistividade

• (^) Se aplicarmos a mesma diferença de potencial entre os terminais de bastões similares de cobre e vidro, resultam em correntes muito diferentes. A característica do condutor que entra aqui é sua resistência elétrica. A resistência R de um condutor é definida como: 𝑅 = 𝑉 𝑖 ( 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖 çã 𝑜 𝑑𝑒 𝑅 )
• Ao invés da resistência R de um objeto, podemos lidar com a resistividade ρ do material:

( 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖çã 𝑜 𝑑𝑒 𝜌 )

Resistência e Resistividade

• (^) A resistividade reciproca é a condutividade σ do material:

( 𝐷𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖çã 𝑜 𝑑𝑒 𝜎 )

Resistores

Em resumo: Resistência de um Condutor

• (^) Resistência R de um condutor é definida por: 𝑅 = 𝑉 𝑖
• (^) Similarmente a resistividade e condutividade de um material por:

• (^) Resistência de um fio condutor de comprimento L e seção reta uniforme A: 𝑅 = 𝜌 𝐿 𝐴

Em resumo: Lei de Ohm

• (^) Um dado dispositivo (condutor, resistor, ou qualquer outro dispositivo elétrico) obedece a lei de Ohm se sua resistência R (definida como V/i) é independente da diferença de potencial aplicada V.

Exercício de fixação 26- O mistério do chocolate em pó. Esta história começou no Problema 60 do Capítulo 23 e continuou nos Capítulos 24 e 25. O pó de chocolate foi transportado para o silo em um cano de raio R, com velocidade v e densidade uniforme de cargas p. (a) Determine uma expressão para a corrente i (o fluxo das cargas elétricas associadas ao pó) em uma seção reta do cano. (b) Calcule o valor de i para as condições da fábrica: raio do cano R = 5,0 cm, velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas p = 1,1 X C/. Se o pó sofresse uma variação de potencial elétrico V, a energia do pó poderia ser transferida para uma centelha a uma taxa P = iV. ( c) Poderia haver essa transferência no interior do cano devido à diferença de potencial radial discutida no Problema 70 do Capítulo 24? Quando o pó saiu do cano e entrou no silo, o potencial elétrico do pó mudou. O valor absoluto dessa variação foi pelo menos igual à diferença de potencial radial no interior do cano (calculada no Problema 70 do Capítulo 24). (d) Tomando esse valor para a diferença de potencial e usando a corrente calculada no item (b) do presente problema, determine a taxa com a qual a energia pode ter sido transferida do pó para uma centelha quando o pó deixou o cano. (e) Se uma centelha ocorreu no momento em que o pó deixou o tubo e durou 0,20 s (uma estimativa razoável), qual foi a energia transferida para a centelha? Lembre-se de que, como foi visto no Problema 60 do Capítulo 23, é necessária uma transferência de energia de no mínimo 150 mJ para provocar uma explosão. (f) Onde ocorreu provavelmente a explosão: na nuvem de pó da bandeja (Problema 60 do Capítulo 25), no interior do cano ou na entrada do silo?

Exercício de fixação Então, para a continuação dessa saga, temos agora o pó de chocolate sendo transportado em um cano de raio R com velocidade v e densidade de cargas. Para o item (a) podemos utilizar a seguinte formula para a corrente: 𝑖 = 𝜌 𝐴𝑣 A seção reta do cano é , portanto: 𝑖 = 𝜋 𝜌 𝑣 𝑅 2