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WPt=⋅Δ (0.7) onde:

W – energia elétrica [J]; P – potência elétrica [W]; t – tempo [s].

Energia elétrica é o “produto” que os consumidores adquirem junto às companhias elétricas, também denominadas concessionárias. Normalmente, não se utiliza joule como unidade de energia, mas sim quilowatt-hora (kWh), que não é uma unidade do SI. O número de kWh consumido é igual ao produto da potência absorvida em kW pelo tempo de consumo em horas.

2.4.1. WATTÍMETRO

O wattímetro é um instrumento capaz de medir a potencia consumida em um circuito elétrico. Segundo a definição de potência, um wattímetro deve ser um instrumento que realize o produto dos sinais elétricos, de acordo com a equação anterior.

2.4.2. MULTÍMETRO

Um multímetro, mostrado na Fig. 2.1, é um aparelho integrado que desempenha as funções de um voltímetro, amperímetro e ohmímetro.

Quando se pretende adquirir um multímetro, deve-se fornecer os seguintes dados ao vendedor: tipo de aparelho, tensão e corrente máximas a medir, resistências de entrada do voltímetro e do amperímetro, tipo de medida, número de escalas das tensões, correntes e resistências e precisão. Além disso, pode-se ainda especificar o tipo de fonte de alimentação, o tipo de proteção contra o uso incorreto do aparelho e o tipo de ligação a um aparelho de monitoração da medida.

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Fig. 2.1 – Multímetro.

2.5. EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1) Em um resistor de 2 Ω, flui uma corrente elétrica de 0,5 A. Qual a d.d.p. entre as extremidades do resistor é, em volts?

2) O miliamperímetro abaixo suporta uma corrente de no máximo 1mA, e sua resistência interna é de 1Ω (indicada na figura). Para medir correntes maiores, é necessário ligar um resistor em paralelo, de modo que a corrente “excedente” seja desviada e não passe pela bobina do miliamperímetro. Quais devem ser os valores da resistência ligada em paralelo ao amperímetro (Rshunt) para que a corrente de fundo de escala do amperímetro venha a ser, respectivamente:

a) 100 mA b) 1 A c) 20 A

3) Nas especificações de um chuveiro elétrico lê-se 20 W e 220 V. Qual a resistência interna desse chuveiro quando ligado de acordo com as especificações?

4) Quando ligado a uma tensão de 220 V, um resistor de resistência elétrica R dissipa 1000 W. Para que outro resistor, ligado a 110 V, dissipe 2000 W, qual deve ser a resistência?

5) Um gerador é ligado a um resistor de resistência 1 Ω , e verifica-se no circuito uma corrente elétrica de 1,0 A. Em outra experiência, o mesmo gerador é ligado a um resistor de resistência 5 Ω, e a corrente elétrica é 2 A. Assim, qual é a força eletromotriz do gerador e sua resistência interna?

6) Considere um circuito elétrico representado a seguir, contendo um amperímetro e um voltímetro ideais.

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7) Analise se as seguintes frases são verdadeiras ou falsas. a) No circuito, os dois resistores de resistência 6 Ω podem ser substituídos por um único equivalente de resistência 12 Ω. b) A corrente elétrica fornecida pelo gerador é de 1,5 A.

c) O resistor de resistência 5 Ω dissipa potência de 7,2 W. d) O amperímetro A indica 0,9 A. e) O voltímetro V fornece leitura 3,6 V.

8) O circuito elétrico esquematizado ao lado é constituído de um gerador ideal de f.e.m. 30 V, um amperímetro ideal A, um voltímetro ideal V e três resistores ôhmicos de resistências R1=8 Ω, R2=3 Ω e

R3=6 Ω. Quais as leituras do amperímetro e do voltímetro?

9) Uma bateria de força eletromotriz 24 V e resistência interna 0,50 Ω é ligada em série com uma resistência R e com um motor elétrico de força contra-eletromotriz 12 V e resistência interna 1,5 Ω. Analise se as seguintes frases são verdadeiras ou falsas.

a) Para R=6,0 Ω, a corrente elétrica do circuito será igual a 2,0 A. b) A diferença de potencial nos pólos do motor independe do valor de R.

c) Se a diferença de potencial nos pólos da bateria for igual a 18 V, então R=1,0 Ω.

d) Para R=4,0 Ω, a potência dissipada na resistência interna da bateria será igual a 2,0 W.

e) Se R=4,0 Ω, a potência útil do motor é igual a 24 W.

10) O circuito elétrico esquematizado abaixo e constituído por um gerador de f.e.m. E=27 V e resistência interna r=1,5 Ω, um amperímetro ideal A, um voltímetro ideal V, três resistores de resistências R1=18 Ω, R2=6,0 Ω e R3=9,0 Ω, e duas chaves interruptoras C1 e C2.

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1) Analise se as seguintes frases são verdadeiras ou falsas.

a) Com a chave C1 aberta e a C2 fechada, o amperímetro indica 2,4 A. b) Com a chave C1 aberta e a C2 fechada, o voltímetro indica 27 V.

c) Com a chave C1 fechada e a C2 aberta, o amperímetro indica 4,5 A. d) Com a chave C1 fechada e a C2 aberta o voltímetro indica 27 V.

e) Com as chaves C1 e C2 fechadas, o amperímetro indica 5,0 A e o voltímetro indica 18 V.

12) É dada a curva característica de um gerador (tensão nos seus terminais em função da corrente que o percorre). Analise se as seguintes frases são verdadeiras ou falsas.

a) A f.e.m é 8,0 V e a resistência interna é 2,0 Ω. b) A corrente de curto circuito do gerado é 12 A. c) O rendimento máximo do gerador é 50%.

d) Um resistor de resistência 2,5 Ω ligado aos pólos do gerador dissipa potência de 10 W. e) A potência máxima que um gerador pode fornecer ao circuito externo é 18 W.

13) Em uma casa, há um aquecedor elétrico de água, cuja potência é P=500W e que permanece ligado durante um tempo t=4h diariamente. Determine, em kWh, a quantidade de energia elétrica que esse aquecedor utiliza por dia. Além disso, sabendo-se que o custo de 1 kWh de energia elétrica é R$0, 10, quanto deveria ser pago à companhia de eletricidade pelo funcionamento desse aquecedor, nas condições mencionadas, durante 30 dias? 14) O medidor de energia residencial é composto de quatro relógios. O sentido de rotação dos ponteiros é o da numeração crescente. lnicia-se a leitura pelo relógio da esquerda. O valor obtido é expresso em kWh. Considere as leituras realizadas em dois meses consecutivos: o atual e o anterior. Se a companhia de eletricidade está cobrando, em média, o kWh a R$0, 20, qual o gasto nessa residência com a energia elétrica no mês considerado, em reais? Além disso, sabendo que 1 joule=1 W⋅s, qual foi o consumo da energia elétrica na residência desde a instalação do relógio, em joules?

15) Se a resistência equivalente na associação abaixo é Req_AB=50 Ω, calcule R.

16) Determine a resistência equivalente para a rede abaixo:

Eng. Juan Paulo Robles Balestero 21 a) Como está desenhada. b) Com o resistor de 5 Ω substituído por um curto-circuito c) Com o resistor de 5 Ω substituído por um circuito aberto

17) Três resistores estão em série e têm tensão contínua total Vt. O resistor R1 é submetido a uma tensão de 20 V, R2 dissipa uma potência de 25 W e R3 =2 Ω. Caso a corrente contínua seja 5 A, encontre Vt.

18) Determine a resistência equivalente entre os pontos A e B.

19) A figura abaixo mostra quatro aves pousadas em um circuito no qual uma bateria de automóvel alimenta duas lâmpadas. Ao ligar-se a chave S, qual pássaro pode receber um choque elétrico? Justifique sua resposta.

20) A resistência elétrica de um resistor de fio metálico é 60 Ω. Cortando-se um pedaço de 3 m de fio, verifica-se que a resistência do resistor passa a ser de 15Ω. Qual o comprimento total do fio?

21) A figura mostra um cabo telefônico. Formado por dois fios, esse cabo tem comprimento de 5 km. Constatou-se que, em algum ponto ao longo do comprimento desse cabo, os fios estão em contato elétrico entre si, ocasionando um curto-circuito. Para descobrir o ponto que causa o curto-circuito, um técnico mede as resistências entre as extremidades P e Q, encontrando 20 Ω, e entre as extremidades R e S, encontrando 80,0Ω. Com base nesses dados, qual a distância das extremidades PQ até o ponto que causa o curto-circuito?

2) Um pássaro pousa em um dos fios de uma linha de transmissão de energia elétrica. O fio conduz uma corrente elétrica I=1 kA, e sua resistência, por unidade de comprimento, é 5,0×10-5 Ω/m. A distância que separa os pés do pássaro, ao longo do fio, é de 6,0 cm. Qual a diferença de potencial, em milivolts (mV), entre os pés da ave?

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3. ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS

Classificação dos circuitos

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