Circuitos Série e Paralelo

Resolução de Exercícios sobre Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é definida como fluxo ordenado de cargas, devido a uma diferença de potencial, mantida por uma fonte de tensão (gerador). Para entendermos melhor, faremos uma analogia (comparação): imaginem um escorregador, desses que existem em praças para crianças, agora, um menino deixa uma bola escorregar pela rampa do alto até o chão. Para que a bola novamente faça o percurso é necessário que o menino a pegue, suba as escadas e a abandone novamente do alto. Certo? Pois é, nesse caso podemos pensar que a bola faz o papel de elétron, que constitui a corrente elétrica e o menino é gerador que concede energia para que o elétron execute o circuito (percurso).  No caso do circuito elétrico é o gerador que concede energia para que o elétron percorra o circuito e se estabeleça a corrente elétrica. Abaixo, a figura 1 que mostra um escorregador (semelhante ao mencionado) e a figura 2 que mostra a corrente elétrica em um fio condutor:

Fig1: Escorregador                                                                                                                                                                    Fig.2: Corrente elétrica

                                                                                                                                                                 

É importante destacar que o sentido real da corrente é dado pelo movimento dos elétrons, ou seja, do polo negativo ao polo positivo do gerador e o sentido convencional é ao contrário. A corrente pode ocorrer em sólidos, líquidos ou gases, no entanto, em nosso estudo da eletrodinâmica, trabalharemos apenas com a corrente em fios condutores, logo em sólidos. 

O Cálculo da intensidade da corrente elétrica é feito pela divisão da quantidade de carga que atravessa o fio pela unidade de tempo, isto é:

                                            

onde i é a intensidade de corrente elétrica, medida em amperes (A); Q é quantidade de carga, medida em coulombs (C) e Δt é intervalo de tempo, medido em segundos (s).

Lembrando que:  Q = n.e (número de carga em excesso  X  carga elementar)

Referências:

ALVARENGA, Beatriz; MÁXIMO, Antônio. Curso de Física, vol. 3. Editora Scipione. São Paulo. 6ª edição. 2007

http://tudoeletrica.blogspot.com.br/p/corrente-eletrica.html
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2010_09_01_archive.html

Lista II - Química

Lista II - Química

Gerador de Van de Graaff

ROTEIRO - GERADOR DE VAN DE GRAAFF 

• O que é o Gerador de Van de Graaff? 

O gerador de Van de Graaff  é uma máquina eletrostática, mas o que essa máquina eletrostática faz?  

O gerador consiste em um motor que vai girar a correia, que em atrito com os roletes de plástico, vão gerar eletricidade, e essa eletricidade vai se distribuir por toda a correia chegando até o coletor de metal através do ar, por meio desse coletor a superfície interna da esfera será eletrizada e assim toda a esfera metálica ficará carregada.

Atividades com o gerador de Van de Graaff: 

ATIVIDADE 1 

• DESCARGAS ELÉTRICAS 

Após ligar o gerador, aproximaremos a ele o bastão de madeira com a esfera metálica, que não tem carga elétrica, ou seja, é neutro. Após isso podemos observar que gera luz no ar entre a esfera no gerador e a esfera do bastão. Isso ocorre porque o ar está conduzindo as cargas da esfera maior, para a esfera menor. 

ATIVIDADE 2 

• CHAFARIZ DE PAPEL 

Colocaremos um copinho plástico com diversos pedaços de papel dentro dele, e colocaremos este copinho em cima da esfera metálica do gerador. Ao ligarmos o gerador, os papéis dentro do copinho irão voar. Isso acontece porque o copinho (que é neutro) está em contato com a esfera metálica, e haverá um compartilhamento das cargas, mas por ele estar em contato essas cargas serão positivas, ou seja, iguais as da esfera, fazendo com que haja uma repulsão entre eles. 

ATIVIDADE 3 

• ELETROSCÓPIO DE FOLHAS 

Colocaremos uma haste presa ao topo da esfera metálica, e nessas hastes colocaremos uma tira de papel alumínio dobrada ao meio. Quando ligarmos o gerador, essa tira se desdobrará e muito provavelmente cairá da haste. Isso acontece porque ambos vão estar eletrizados positivamente, e cargas iguais, novamente se repelem.  

ATIVIDADE 4 

• GIRO DO TORNIQUETE  

Colocaremos uma espécie de hélice presa ao topo da esfera. Quando ligarmos o gerador, essa hélice irá se movimentar como um catavento, isso acontece porque o ar se energiza com as cargas obtidas pela esfera e acaba girando as hélices. 

Exercícios resolvidos sobre processos de eletrização e carga elétrica

    1)     Três esferas metálicas, X, Y e Z, idênticas apresentam, respectivamente, cargas -2Q, nula e +4Q. Primeiro colocamos a esfera X em contato com a Y e depois colocamos Y em contato com a Z. Podemos afirmar que após esse procedimento as esferas X, Y, e Z apresentarão cargas, respectivamente, iguais a:

a)     –Q, +Q, +3Q

b)    Nula, -Q, +3Q

c)     +Q, +Q, +2Q

d)    +2Q/3, +2Q/3, +2Q/3

e)     –Q, +3Q/2, +3Q/2

RESOLUÇÃO

Primeiramente, deve-se analisar que a questão afirma que a eletrização é por contato. Logo, as cargas entre as esferas são divididas.

X = -2Q

Y = 0

Z = +4Q

1º situação: X faz contato com Y:

Portanto, as esferas X e Y assumem o mesmo valor, -Q.

2º situação: Y entra em contato com Z. Como Y entrou em contato com X, na primeira situação, usaremos o novo valor dele:

Logo, os valores das cargas X, Y, e Z serão, respectivamente, -Q, -3Q/2 e -3Q/2.

     2) (PUC-SP) A corrente elétrica através de um fio metálico é constituída pelo movimento de:

a) cargas positivas no sentido da corrente.

b) cargas positivas no sentido oposto ao da corrente.

c) elétrons livres no sentido oposto ao da corrente.

d) íons positivos e negativos.

e) nenhuma resposta satisfatória.

RESOLUÇÃO

Nenhuma resposta é satisfatória, pois uma corrente elétrica é constituída por elétrons livres em movimento ordenado.

3) Quando um bastão eletricamente carregado atrai uma bolinha condutora A, mas repele uma bolinha condutora B, conclui-se que:

a)     A bolinha B não está carregada.

b)    Ambas as bolinhas estão carregadas igualmente.

c)     Ambas as bolinhas podem estar carregadas

d)    A bolinha B deve estar carregada positivamente

e)     A bolinha A pode não estar carregada.

RESOLUÇÃO

A bolinha “B” possui mesma carga que o bastão, por isso ela é repelida e existe a possibilidade da bolinha A não estar carregada ou possuir carga contrária ao bastão. Como nas alternativas existe apenas a opção que a bolinha A pode não possuir carga, a alternativa “e” está correta.

4)  (FESP) – Atrita-se um bastão de vidro com um pedaço de lã, ambos, inicialmente neutros. Pode-se afirmar que:

a) só a lá fica eletrizada.

b) só o bastão fica eletrizado.

c) nenhum dos dois fica eletrizado.

d) o bastão e a lá se eletrizam com cargas de mesmo sinal.

e) bastão e lá se eletrizam com cargas de sinais opostos.

RESOLUÇÃO

Como o processo de eletrização é por atrito, os objetos ficam com cargas de sinais opostos. Logo, a resposta é a alternativa “e”.

    5) (UFG-GO)   Um corpo possui carga elétrica de 1,6 µC. Sabendo-se que a carga elétrica fundamental é 1,6 x 10^-19 C, pode-se afirmar que no corpo há uma falta de, aproximadamente:

a) 10¹⁸ elétrons.                       d) 10¹⁹  elétrons.

b)10¹³    elétrons.                      e) 10²⁵  elétrons.

c) 10¹⁰  elétrons.

RESOLUÇÃO

1,6 µC = 1,6.10^-6 C

Se a carga fundamental é de 1.6.10^-19C e o corpo possui apenas 1,6.10^-6 C, logo, existe a deficiência de 10¹³ elétrons para completar a sua carga fundamental.