3º EM - Gabarito da Avaliação Periódica do 2º período

GABARITO DA AV. PERIÓDICA DO 2º PERÍODO - FÍSICA - SETOR A

1-) Two electrical circuits were assembled, consisting of a battery and three lamps. In the first, the three lamps were connected in serie and in the second, the three lamps were connected in parallel. Knowing that the battery supplies 12V and that the lamps have the factory specification 20W-12, answer:

a-) what will happen in each circuit if one the lamps burns out? No circuito série, se uma lâmpada queimar interromperá a passagem da corrente elétrica e, portanto, as outras apagarão. Já no circuito paralelo, a lâmpada queimada não interrompe a passagem da corrente, e as outras lâmpadas permanecerão acesas com o brilho normal.

b-) what will happen to the brightness of the lamps if we connect in each circuit one more lamp identical to the previous one? No circuito série, ao acrescentarmos mais uma lâmpada, a tensão em cada lâmpada diminuirá fazendo com que brilhem com menor intensidade. Já no circuito paralelo, a tensão em cada lâmpada permanecerá sendo 12 V e todas apresentarão brilho normal. 

c-) what would be the total power dissipated in each circuit assembled in item b? A potência de uma lâmpada é 20 W. No circuito série, a resistência equivalente é 4 vezes maior que de apenas uma lâmpada e, portanto, a potência total do circuito será 4 vezes menor que de apenas 1 lâmpada, ou seja, 5 W. No circuito paralelo, a resistência equivalente será 4 vezes menor do que a resistência de apenas uma lâmpada e, portanto, a potência total do circuito será 4 vezes maior que a potência de uma única lâmpada, ou seja, 80 W. Isso ocorre pois, mantendo-se a tensão constante, a potência é inversamente proporcional à resistência (pot=tensão² : resistência, Pot = U²/R).

 2-) In the following circuit, the ammeter and voltmeter are ideal. Calculate the reading of each meter. 

Req da associação em paralelo: 1,6 Ω

Req total: 1,6 + 8,4 = 10 Ω

Corrente fornecida pelo gerador: i_total = U : Req = 100 : 10 = 10 A

Tensão no resistor de 8,4 Ω (leitura do voltímetro): U = 8,4 . 10 = 84 V

Tensão na associação em paralelo: U = 100 – 84 = 16 V

Corrente no resistor de 2 Ω (leitura do amperímetro): i = U : R = 16 : 2 = 8 A.

3-) In the circuit shown below, calculate the currents    i , i₂ e i₃ indicated in the figure.

 Vemos que a corrente i é a chamada corrente total fornecida pela bateria. Para calculá-la temos que encontrar a resistência equivalente de todo o circuito. Temos dois resistores de 8 Ω   e 24 Ω  em paralelo e a R_eq seria

1/R_eq = 1/8 + 1/24 = 4/24 e R_eq = 24/4 = 6 Ω .

Com isso o circuito se torna um circuito com 3 resistores em série e a R_eq total será a soma:

R_eq  = 4Ω   + 6Ω   + 5Ω   = 15Ω    .

Utilizando a 1ª lei de Ohm obtemos i total:

i = 150 V/ 15 Ω  = 10 A.

Para calcularmos i₂ e i₃ temos que saber a tensão nos dois ramos percorridos por essas correntes. No resistor de 6 Ω   temos uma tensão de

U = 4 Ω  .10 A = 40 V

e no resistor de 5 Ω   temos

U = 5Ω    . 10 A = 50 V

Portanto para a associação em paralelo sobram U = 150 – (40 + 50) = 60 V. Assim, os resistores de 8Ω   e 24Ω   estão sujeitos a uma tensão de 60 V cada um, gerando uma corrente

i₂ = 60 V/8 Ω   = 7,5 A

e como i = i₂  + i₃  temos que i₃ = 10 – 7,5 = 2,5 A . Ou

i₃ = 60 V/24 Ω    = 2,5 A.

4-) In the circuit of the figure below, the ammeter A registers a current 0,2 A. Each of the three resistors shown in the figure has resistance R = 40 Ω . Calculate the equivalent resistance of the circuit and the electrical voltage supplied by the generator.

Resistência equivalente: temos 2 resistores em paralelo e em série com um terceiro. A resistência equivalente do trecho em paralelo é 20Ω   e associado em série com outro de 40 Ω gera uma resistência equivalente para o circuito de 60 Ω . Como a corrente total vale 0,2 A, a ddp da bateria é  ε = 60 . 0,2 = 12 V.