A Figura 5 esquematiza um circuito elétrico composto por uma pilha, por três resistências, R1, R2 e R3, e por um amperímetro ideal.
A curva característica da pilha instalada neste circuito elétrico é a que se apresenta no gráfico da Figura 6.
Considere que, no circuito representado na Figura 5, o amperímetro regista uma corrente elétrica de 0,40 A e que R1 e R2 apresentam, cada uma, uma resistência elétrica de 8,0 Ω.
Determine a resistência elétrica de R3.
Comece por determinar a resistência interna da pilha.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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A Figura 5 esquematiza um circuito elétrico composto por uma pilha, por três resistências, R1, R2 e R3, e por um amperímetro ideal.
A curva característica da pilha instalada neste circuito elétrico é a que se apresenta no gráfico da Figura 6.
Antes da montagem do circuito, ligou-se um voltímetro aos terminais da pilha, tendo sido lido o valor
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Embora tanto as pilhas como os acumuladores forneçam corrente elétrica, são coisas muito diferentes, e dentro das respetivas caixas não têm os mesmos produtos. Os acumuladores têm lá dentro muitas placas de chumbo, e é isso que os torna tão pesados. E também um líquido, por exemplo ácido sulfúrico (que queima a pele e o pano e a madeira) e água. As pilhas, não.
A Figura 5 esquematiza, de forma simplificada, um acumulador, estando representadas apenas duas placas, uma de dióxido de chumbo, PbO2(s), e outra de chumbo, Pb(s), mergulhadas numa solução aquosa de ácido sulfúrico, H2SO4(aq).
No destaque lateral, estão esquematizados os reagentes e os produtos da reação que ocorre na placa de chumbo e que pode ser traduzida por
A reação química que ocorre na placa de chumbo permite que, por cada mole de Pb(s) que se oxida, sejam libertadas 2,0 mol de eletrões para o circuito elétrico exterior, como se esquematiza na Figura 5.
Quando a bateria está a fornecer energia a um circuito elétrico, de resistência elétrica 800 Ω, a diferença de potencial elétrico aos seus terminais é 12 V.
Determine a massa de Pb(s) que reage durante 30 minutos de funcionamento da bateria.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Embora tanto as pilhas como os acumuladores forneçam corrente elétrica, são coisas muito diferentes, e dentro das respetivas caixas não têm os mesmos produtos. Os acumuladores têm lá dentro muitas placas de chumbo, e é isso que os torna tão pesados. E também um líquido, por exemplo ácido sulfúrico (que queima a pele e o pano e a madeira) e água. As pilhas, não.
A Figura 5 esquematiza, de forma simplificada, um acumulador, estando representadas apenas duas placas, uma de dióxido de chumbo, PbO2(s), e outra de chumbo, Pb(s), mergulhadas numa solução aquosa de ácido sulfúrico, H2SO4(aq).
No destaque lateral, estão esquematizados os reagentes e os produtos da reação que ocorre na placa de chumbo e que pode ser traduzida por
Quando o acumulador se encontra ligado a um circuito elétrico fechado, os portadores de corrente elétrica, nas placas de chumbo, são ___ e, na solução de ácido sulfúrico, são ___.
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A navegação marítima é auxiliada por faróis de sinalização na costa.
As lâmpadas dos faróis têm vindo a ser substituídas por lâmpadas LED, que, em relação às lâmpadas anteriores, têm menor potência e menor resistência elétrica para uma mesma intensidade luminosa.
Para o mesmo intervalo de tempo, as lâmpadas LED, comparativamente às lâmpadas anteriores, consomem
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Para estudar alguns efeitos que afetam o rendimento de um painel fotovoltaico, montou-se um circuito elétrico constituído por um reóstato, um interruptor e um painel fotovoltaico iluminado por uma lâmpada de incandescência. Neste circuito, utilizaram-se ainda um voltímetro e um amperímetro.
Mantendo-se fixa a distância entre o painel fotovoltaico e a lâmpada, fez-se variar a resistência do reóstato, obtendo-se valores da diferença de potencial, U, em função da corrente elétrica, I.
A Figura 6 apresenta o gráfico da corrente elétrica, I, em função da diferença de potencial, U, no qual se destacam os pontos A e B.
Em B, comparativamente a A, a potência fornecida pelo painel é
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Para estudar alguns efeitos que afetam o rendimento de um painel fotovoltaico, montou-se um circuito elétrico constituído por um reóstato, um interruptor e um painel fotovoltaico iluminado por uma lâmpada de incandescência. Neste circuito, utilizaram-se ainda um voltímetro e um amperímetro.
Mantendo-se fixa a distância entre o painel fotovoltaico e a lâmpada, fez-se variar a resistência do reóstato, obtendo-se valores da diferença de potencial, U, em função da corrente elétrica, I.
Considere o visor do voltímetro esquematizado na Figura 5.
Atendendo à incerteza associada à medição, a diferença de potencial deve ser apresentada na forma
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Antes da utilização da iluminação LED, os refratómetros usavam lâmpadas de vapor de sódio, com uma luz amarela característica.
Para verificar se a resistência elétrica de um LED permanece constante, montou-se o circuito elétrico representado na Figura 5, composto por um gerador ideal, G, de diferença de potencial regulável entre 0,0 V e 6,0 V, um LED e uma resistência, R. Estão também representados dois aparelhos de medida: um voltímetro e um amperímetro.
As medições da diferença de potencial aos terminais do LED, U, e da corrente elétrica, I, que o atravessa apresentam-se na tabela seguinte.
| U / V | I / mA |
|---|---|
| 1,00 | 0,0 |
| 1,30 | 9,0×10⁻⁴ |
| 1,61 | 1,2 |
| 1,64 | 2,2 |
| 1,67 | 4,5 |
Verifique se a resistência elétrica do LED permanece constante no intervalo de diferenças de potencial considerado na tabela.
Na sua resposta, apresente o esboço de um gráfico que relacione U com I e justifique a sua conclusão com base nesse esboço.
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Antes da utilização da iluminação LED, os refratómetros usavam lâmpadas de vapor de sódio, com uma luz amarela característica.
Para verificar se a resistência elétrica de um LED permanece constante, montou-se o circuito elétrico representado na Figura 5, composto por um gerador ideal, G, de diferença de potencial regulável entre 0,0 V e 6,0 V, um LED e uma resistência, R. Estão também representados dois aparelhos de medida: um voltímetro e um amperímetro.
O fabricante recomenda que este LED seja percorrido por uma corrente de 10 mA. Nesta situação, a diferença de potencial aos terminais do LED é 1,7 V.
De modo a respeitar as recomendações para o uso do LED, quando o gerador fornece a diferença de potencial máxima, deve ser utilizada uma resistência, R, de
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Os raios são descargas elétricas que ocorrem na atmosfera durante as trovoadas.
Considere que, quando se estabelece uma diferença de potencial de 3,0×10⁷ V entre uma nuvem e a superfície da Terra, se forma um raio, de potência 1,0×10¹² W, constituído por eletrões que se deslocam da nuvem para a Terra e que demoram 0,10 s a atravessar uma dada secção reta da sua superfície.
A carga do eletrão é 1,6×10⁻¹⁹ C.
Determine a ordem de grandeza do número de eletrões que atravessam a superfície da Terra nesta descarga elétrica.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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O EM-Bird é um dispositivo usado para medir a espessura do gelo marinho, fornecendo dados que possibilitam a monitorização de um dos efeitos do aquecimento global.
Na Figura 1, que não se encontra à escala, estão representados o EM-Bird, suspenso de um helicóptero que voa horizontalmente, a baixa altitude, as forças nele aplicadas e as distâncias do dispositivo à superfície e à base do gelo, d1 e d2, respetivamente.
O processo de medição da distância do EM-Bird à base do gelo marinho baseia-se no facto de a água do mar, no estado líquido, ser boa condutora elétrica, ao contrário do que acontece com o gelo e com o ar.
A água do mar conduz a corrente elétrica, por conter ___, apresentando uma resistência elétrica ___.
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Suponha que um automóvel com motor de combustão se encontra estacionado e que, num dado momento, o seu sistema de ignição é acionado.
Os elementos principais da bateria de chumbo-ácido, usada no automóvel, são placas de chumbo imersas em ácido sulfúrico.
Na Figura 3, estão representados dois voltímetros e a bateria do automóvel que inclui uma associação de seis células idênticas ligadas em série.
Quando a bateria está desligada, a diferença de potencial elétrico aos seus terminais é 12,00 V, sendo 2,00 V aos terminais de cada célula. Quando o automóvel está em funcionamento, a corrente elétrica gerada pela bateria é 40,0 A, e a diferença de potencial elétrico aos seus terminais é 9,00 V.
Qual é a resistência interna da célula 1?
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Os telescópios espaciais, que orbitam a Terra ou o Sol, permitem observar o espaço longínquo em diferentes comprimentos de onda.
Na Figura 1, está representado o Telescópio Espacial James Webb (cuja sigla corrente, JWST, designa o seu nome original, em inglês, James Webb Space Telescope), podendo observar-se o espelho principal, o escudo solar e os painéis fotovoltaicos.
Os painéis fotovoltaicos do JWST produzem energia elétrica. A potência gerada por estes painéis aumenta com ___ do ângulo entre os raios solares incidentes e a normal ao plano do painel fotovoltaico e é calculada pela expressão ___, em que U representa a diferença de potencial elétrico aos terminais do painel e I representa a corrente elétrica que o atravessa.
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O desfibrilhador automático externo (DAE) é um aparelho que, através da aplicação de uma descarga elétrica no tórax, permite reverter a paragem cardíaca.
Nos recintos desportivos, o DAE é fundamental para socorrer os atletas em caso de paragem cardíaca.
Considere que uma descarga elétrica transfere uma energia E, quando aplicada a um paciente cujo tórax apresenta uma resistência elétrica R e é submetido a uma diferença de potencial elétrico U.
A corrente elétrica que circula nos fios de cobre do desfibrilhador consiste no movimento de
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O desfibrilhador automático externo (DAE) é um aparelho que, através da aplicação de uma descarga elétrica no tórax, permite reverter a paragem cardíaca.
Nos recintos desportivos, o DAE é fundamental para socorrer os atletas em caso de paragem cardíaca.
Considere que uma descarga elétrica transfere uma energia E, quando aplicada a um paciente cujo tórax apresenta uma resistência elétrica R e é submetido a uma diferença de potencial elétrico U.
A duração dessa descarga elétrica pode ser calculada por
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O modelo de Bohr do átomo de hidrogénio, proposto em 1913, baseando-se em órbitas estacionárias circulares, permite o cálculo da energia dos eletrões nos diferentes níveis de energia. A cada nível de energia do eletrão corresponde uma única órbita em torno do protão.
Submetendo um tubo de descarga com gás di-hidrogénio rarefeito a uma descarga elétrica de alta tensão, é possível, através de um espectroscópio, observar o espectro de emissão daquele elemento.
A diferença de potencial entre os elétrodos nas extremidades do tubo de descarga corresponde à
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
A Figura 5 ilustra um prédio que tem três lanços de escadas, cada um com 2,80 m de altura, e um elevador cuja cabina tem 300 kg de massa. Para se deslocar do rés do chão (r/c) até ao 3.º andar, uma pessoa de massa 75 kg pode utilizar o elevador ou as escadas.
Durante uma falha de eletricidade no prédio, uma pessoa desce as escadas com uma lanterna a pilhas ligada.
O gráfico da Figura 7 traduz a curva característica da pilha usada na lanterna.
Qual das opções seguintes pode representar as características desta pilha (ε e r)?
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A Figura 5 ilustra um prédio que tem três lanços de escadas, cada um com 2,80 m de altura, e um elevador cuja cabina tem 300 kg de massa. Para se deslocar do rés do chão (r/c) até ao 3.º andar, uma pessoa de massa 75 kg pode utilizar o elevador ou as escadas.
Durante uma falha de eletricidade no prédio, uma pessoa desce as escadas com uma lanterna a pilhas ligada.
No circuito elétrico da lanterna, o sentido real da corrente elétrica é do polo
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No âmbito da agricultura inteligente (ou smart farming), aposta-se na hidroponia, uma técnica de cultivo de espécies vegetais que não necessita de solo e em que se usam ferramentas tecnológicas.
Esta forma de cultivo mais sustentável pode ser implantada em meio urbano, permite economizar água e reforça a segurança alimentar.
No processo de fotossíntese, as plantas não necessitam de absorver radiação em todo o espectro da luz visível. A clorofila a, nos cloroplastos das plantas, absorve fundamentalmente radiação com comprimentos de onda de 430 nm e de 660 nm.
Em hidroponia, utilizam-se circuitos com associações de vários LED, que emitem, cada um deles, radiação com um dos comprimentos de onda referidos anteriormente.
Na Figura 6, representam-se curvas características de dois tipos de LED, X e Y, que poderão ser utilizados em iluminação em estações hidropónicas.
Para testar a adequação de dois LED, 1 e 2, montou-se um circuito elétrico no qual estes foram associados em paralelo com uma pilha ideal (de resistência interna nula) de força eletromotriz 9,0 V.
O circuito elétrico inclui ainda um aparelho de medida (amperímetro) e duas resistências elétricas, R e outra, de 360 Ω, de acordo com a Figura 7.
Para preservar a longevidade e o bom funcionamento dos LED, a corrente elétrica que atravessa cada LED não pode exceder 20 mA.
Dada esta condição, para uma corrente elétrica de 40 mA, lida no amperímetro, o valor de R é
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Na Figura 5, está esquematizado um processo laboratorial destinado a estudar o aquecimento de uma amostra de água. Montou-se um circuito elétrico com uma pilha, um interruptor e uma resistência de imersão, R. Neste circuito, foram instalados dois aparelhos de medida, um voltímetro e um amperímetro.
Num ensaio, foi aquecida uma amostra de água durante 10 minutos, usando-se uma resistência elétrica de imersão. Mediu-se a diferença de potencial, U, de 8,17 V nos terminais da resistência e a corrente elétrica, I, de 700 mA no circuito. Admita que estes valores se mantiveram constantes ao longo do ensaio.
Qual a energia dissipada pela resistência, por efeito Joule, durante este ensaio?
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Com o objetivo de determinar as características de uma pilha, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por uma pilha, uma resistência variável e um interruptor. Foram também instalados dois aparelhos de medida (um voltímetro e um amperímetro), tal como se esquematiza na Figura 7.
Na tabela seguinte, estão registados os valores da diferença de potencial, U, e da corrente elétrica, I, medidos para cada valor de resistência elétrica introduzida no circuito.
| Ensaios | 1.º | 2.º | 3.º | 4.º | 5.º | 6.º |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U / V | 8,41 | 8,05 | 7,58 | 6,01 | 6,31 | 5,70 |
| I / A | 0,10 | 0,21 | 0,32 | 0,38 | 0,61 | 0,74 |
Ao traçar o gráfico de U, em função de I, os alunos perceberam que um dos pares de valores experimentais não acompanhava a tendência linear dos restantes. Na determinação das características da pilha, decidiram eliminar esse par de valores.
Apresente as características da pilha, com dois algarismos significativos.
Na resposta, identifique o par de valores experimentais que os alunos eliminaram, e apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico de U, em função de I (para os cinco ensaios considerados).
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Com o objetivo de determinar as características de uma pilha, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por uma pilha, uma resistência variável e um interruptor. Foram também instalados dois aparelhos de medida (um voltímetro e um amperímetro), tal como se esquematiza na Figura 7.
A força eletromotriz da pilha pode ser determinada antes da montagem do circuito, através de uma única medição direta.
Descreva esse procedimento e explique o seu fundamento.
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Com o objetivo de determinar as características de uma pilha, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por uma pilha, uma resistência variável e um interruptor. Foram também instalados dois aparelhos de medida (um voltímetro e um amperímetro), tal como se esquematiza na Figura 7.
O voltímetro é o aparelho de medida representado por
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Na Figura 7, está esquematizado um circuito elétrico com os seguintes componentes:
• uma pilha, de força eletromotriz 9,0 V e resistência interna 1,5 Ω;
• três componentes puramente resistivos (R1, R2 e R3), com a mesma resistência elétrica;
• um amperímetro ideal;
• um interruptor.
Com o interruptor fechado, o amperímetro regista 0,25 A.
Determine a potência total dissipada nos três componentes puramente resistivos.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Na Figura 7, está esquematizado um circuito elétrico com os seguintes componentes:
• uma pilha, de força eletromotriz 9,0 V e resistência interna 1,5 Ω;
• três componentes puramente resistivos (R1, R2 e R3), com a mesma resistência elétrica;
• um amperímetro ideal;
• um interruptor.
Qual a diferença de potencial elétrico entre os pontos P e Q quando o interruptor está aberto?
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As baterias e as pilhas são geradores de tensão contínua.
Considere duas pilhas novas, X e Y, com as mesmas características.
A pilha X foi utilizada para alimentar um circuito elétrico durante um intervalo de tempo significativo. A pilha Y não foi utilizada.
Qual dos esboços de gráfico seguintes pode traduzir as diferenças de potencial elétrico, U, nos terminais das pilhas X e Y, em função da corrente elétrica, I, fornecida?
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As baterias e as pilhas são geradores de tensão contínua.
Considere duas baterias ideais (baterias cujas resistências internas podem ser consideradas nulas) idênticas e dois componentes puramente resistivos, P e Q, de resistências 8 kΩ e 24 kΩ, respetivamente. Uma das baterias é ligada a P e a outra é ligada a Q.
A energia fornecida a P, relativamente à energia fornecida a Q, num mesmo intervalo de tempo, é
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Um LED (Light Emitting Diode) é um dispositivo que emite luz com elevada eficiência.
Na Figura 2, representa-se o gráfico da corrente elétrica, I, num LED, em função da diferença de potencial elétrico, U, nos seus terminais (curva característica do LED).
Para se obter a curva característica do LED, montou-se um circuito no qual o LED se encontrava ligado em série a um reóstato e a uma pilha ideal (pilha cuja resistência interna pode ser considerada nula) de força eletromotriz 4,50 V. Nesse circuito, introduziram-se ainda dois aparelhos de medida adequados.
Caso os terminais do LED tivessem sido ligados diretamente à pilha, a corrente elétrica seria superior à que o LED suporta e este acabaria por se queimar. Ao introduzir-se o reóstato em série no circuito, a corrente elétrica no LED pode ser controlada.
Determine qual deverá ser o valor da resistência elétrica mínima introduzida pelo reóstato, para que a corrente elétrica no LED não exceda 20 mA.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Um LED (Light Emitting Diode) é um dispositivo que emite luz com elevada eficiência.
Na Figura 2, representa-se o gráfico da corrente elétrica, I, num LED, em função da diferença de potencial elétrico, U, nos seus terminais (curva característica do LED).
Para se obter a curva característica do LED, montou-se um circuito no qual o LED se encontrava ligado em série a um reóstato e a uma pilha ideal (pilha cuja resistência interna pode ser considerada nula) de força eletromotriz 4,50 V. Nesse circuito, introduziram-se ainda dois aparelhos de medida adequados.
Qual dos esquemas seguintes representa o circuito que permite obter a curva característica do LED?
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Considere o circuito esquematizado na Figura 5, em que R1 e R2 representam dois condutores óhmicos e G é um gerador que pode ser considerado ideal (um gerador cuja resistência interna pode ser considerada nula).
Quando o interruptor k2 está aberto, é medida uma corrente elétrica I no amperímetro (ideal).
Preveja se a corrente elétrica medida pelo amperímetro aumenta, diminui ou se mantém constante quando se fecha o interruptor k2.
Mostre como chegou à previsão solicitada.
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O circuito elétrico representado na Figura 2 é constituído por um gerador ideal (um gerador cuja resistência interna pode ser considerada nula), um reóstato T e um interruptor.
Conclua como varia a potência dissipada no reóstato T quando a resistência elétrica introduzida por esse reóstato aumenta.
Mostre como chegou à conclusão solicitada.
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Na Figura 5, está representado um circuito elétrico com:
• um gerador de força eletromotriz 9,20 V e resistência interna 2,0 Ω;
• um voltímetro ligado nos terminais do gerador;
• dois condutores, A e B, de resistências elétricas RA e RB, sendo RA = 3 RB.
Determine a potência dissipada no condutor A quando o voltímetro marca 8,74 V.
Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.
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