Exercícios sobre Geradores Elétricos e Força Eletromotriz
Esta lista de exercícios testará tudo o que você sabe sobre geradores elétricos, dispositivos capazes de produzir força eletromotriz e convertê-la em energia elétrica.
Publicado por: Pâmella Raphaella MeloQuestões
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Questão 1
(UEFS BA) O gerador elétrico é um dispositivo que fornece energia às cargas elétricas elementares, para que essas se mantenham circulando. Considerando-se um gerador elétrico que possui f.e.m. ε = 40,0 V e resistência interna r = 5,0 Ω, é correto afirmar que:
a) a intensidade da corrente elétrica de curto-circuito é igual a 10,0 A.
b) a leitura de um voltímetro ideal ligado entre os terminais do gerador é igual a 35,0 V.
c) a tensão nos seus terminais, quando atravessado por uma corrente elétrica de intensidade i = 2,0 A, é U = 20,0 V.
d) a intensidade da corrente elétrica que o atravessa é de 5,6 A quando a tensão em seus terminais é de 12,0 V.
e) ele apresenta um rendimento de 45%, quando atravessado por uma corrente elétrica de intensidade i = 3,0 A.
LETRA D
A partir das informações dadas no enunciado, é possível calcular a corrente elétrica. Faremos isso através da equação dos geradores elétricos:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
\(12=40-5\cdot i\)
\(12-40=-5\cdot i\)
\(-28=-5\cdot i\)
\(28=5\cdot i\)
\(i=\frac{28}{5}\)
\(i=5,6\ A\)
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Questão 2
(UFAL) Comumente denomina-se gerador qualquer aparelho no qual a energia química, mecânica ou de outra natureza é transformada em energia elétrica. A curva característica é o gráfico que relaciona a intensidade de corrente i no gerador com a diferença de potencial (ddp) U entre seus terminais. Considerando que o gráfico a seguir representa a curva característica de um gerador hipotético, qual a intensidade da corrente de curto-circuito desse gerador?
a) 0,15 A
b) 1,5 A
c) 15 A
d) 30 A
e) 32 A
LETRA C
Através do gráfico, vamos escrever duas funções utilizando a equação dos geradores elétricos:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
{ 20=ε-5∙r 14=ε-8∙r
Em seguida, resolveremos o sistema multiplicando por -1 a segunda equação e somando as equações:
{ 20=ε-5∙r -14=-ε+8∙r
\(20-14=-5\cdot r+8\cdot r\)
\(6=3\cdot r\)
\(r=\frac{6}{3}\)
\(r=2\ \Omega\)
Agora, substituimos o valor da resistência na primeira equação e obtemos a f.e.m.:
\(20=\varepsilon-5\cdot r\)
\(20=\varepsilon-5\cdot2\)
\(20=\varepsilon-10\)
\(\varepsilon=20+10\)
\(\varepsilon=30\ V\)
Por fim, vamos encontrar o valor da corrente de curto-circuito que ocorre quando a tensão elétrica for nula, para isso, utilizaremos novamente a equação dos geradores elétricos:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
\(0=30-2\cdot i\)
\(-30=-2\cdot i\)
\(30=2\cdot i\)
\(i=\frac{30}{2}\)
\(i=15\ A\)
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Questão 3
(PUC-SP) Cinco geradores, cada um de f.e.m. igual a 4,5 V e corrente de curto-circuito igual a 0,5 A , são associados em paralelo. A f.e.m. e a resistência interna do gerador equivalente têm valores respectivamente iguais a:
a) 4,5 V e 9 Ω .
b) 22,5 V e 9 Ω .
c) 4,5 V e 1,8 Ω .
d) 0,9 V e 9 Ω .
e) 0,9 V e 1,8 Ω.
LETRA C
A f.e.m. foi dada no enunciado e equivale a 4,5 V . Já a resistência interna de um gerador elétrico, vamos calcular através da equação do gerador elétrico:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
Como temos um curto-circuito entre os terminais do gerador elétrico, a tensão elétrica é igual a zero:
\(0=4,5-r\cdot0,5\)
\(-4,5=-r\cdot0,5\)
\(4,5=r\cdot0,5\)
\(r=\frac{4,5}{0,5}\)
\(r=9\ \Omega\)
Os geradores elétricos estão em paralelo, portanto, a resistência equivalente será o valor da resistência interna de um gerador dividida pelo número de geradores elétricos:
\(R_{eq}=\frac{r}{números de geradores}\)
\(R_{eq}=\frac{9}{5}\)
\(R_{eq}=1,8\ \Omega\ \)
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Questão 4
(CFTMG) Observe o gráfico característico de um gerador.
Se uma lâmpada de resistência 3,5 Ω for ligada em série com esse gerador, a corrente elétrica na lâmpada, em amperes, será
a) 2,5.
b) 3,0.
c) 7,5.
d) 10.
LETRA A
Nesse modelo de gráfico, o número que estiver indicado no eixo da tensão equivale ao valor da força eletromotriz, então ε equivale a 10 V . Além disso, através do gráfico, percebemos que, quando a corrente elétrica for 2 A , a tensão elétrica será de 9 V . A partir dessas informações, conseguiremos calcular a resistência interna usando a equação do gerador elétrico:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
\(9=10-r\cdot2\)
\(9-10=-r\cdot2\)
\(-1=-r\cdot2\)
\(1=r\cdot2\)
\(r=\frac{1}{2}\)
\(r=0,5\ \Omega\)
Por fim, vamos calcular a corrente elétrica na lâmpada utilizando a fórmula que relaciona a força eletromotriz com as resistências e a corrente elétrica:
\(\varepsilon=(R+r)\cdot i\)
\(10=(3,5+0,5)\cdot i\)
\(10=4\cdot i\)
\(i=\frac{10}{4}\)
\(i=2,5\ A\)
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Questão 5
Qual é a potência total de uma pilha que possui força eletromotriz de 25 V e é atravessada por uma corrente elétrica de 10 A ?
a) 100 W
b) 150 W
c) 200 W
d) 250 W
e) 300 W
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Questão 6
Entre os dispositivos abaixo, marque a alternativa que não corresponde a geradores elétricos.
a) Baterias.
b) Pilhas.
c) Placas fotovoltaicas.
d) Usinas nucleares.
e) Circuitos elétricos.
LETRA E
Os circuitos elétricos não são geradores elétricos, mas sistemas que constituem as redes elétricas, compostos por dispositivos elétricos como os resistores elétricos e geradores elétricos.
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Questão 7
Qual a função dos geradores elétricos nos circuitos elétricos?
a) Armazenar energia elétrica.
b) Transformar outros tipos de energia em energia elétrica.
c) Resistir à passagem de corrente elétrica.
d) Armazenar cargas elétricas.
e) Converter energia elétrica em energia cinética.
LETRA B
Os geradores elétricos possuem a função de converter outras formas de energia em energia elétrica, que fluirá para o circuito elétrico, permitindo o seu funcionamento.
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Questão 8
Uma bateria é intercalada com um resistência de 5 Ω entre os seus terminais. Sabendo que a força eletromotriz da bateria é de 50 V e ela possui uma resistência interna de 3 Ω , determine a diferença de potencial elétrico entre os seus terminais.
a) 31,25 V
b) 3125 V
c) 3,125 V
d) 312,5 V
e) 0,3125 V
LETRA A
Primeiramente, vamos calcular a corrente elétrica que atravessa esse circuito em série, utilizando a fórmula que relaciona a força eletromotriz com as resistências e a corrente elétrica:
\(\varepsilon=(R+r)\cdot i\)
\(50=(5+3)\cdot i\)
\(50=8\cdot i\)
\(i=\frac{50}{8}\)
\(i=6,25\ A\)
E depois, através da 1ª lei de Ohm, calcularemos a diferença de potencial elétrico nos terminais:
\(U=R\cdot i\)
\(U=5\cdot6,25\)
\(U=31,25\ V\)
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Questão 9
A respeito da curva característica dos geradores, marque a opção que corresponde a como ela é representada no plano cartesiano e qual o seu significado, respectivamente.
a) Reta decrescente e queda de tensão elétrica.
b) Curva de concavidade para baixo e queda de tensão elétrica.
c) Reta decrescente e aumento de tensão elétrica.
d) Curva de concavidade para cima e aumento de tensão elétrica.
e) Reta crescente e queda de tensão elétrica.
LETRA A
A curva característica dos geradores elétricos é representada por uma reta decrescente no primeiro quadrante do plano cartesiano e significa que houve uma queda de tensão elétrica dentro do gerador elétrico.
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Questão 10
Um gerador elétrico possui um rendimento de 70% quando é percorrido por uma corrente elétrica de 4 A. Determine a resistência interna dele, sabendo que a sua força eletromotriz é de 110 V.
a) 0,93 Ω
b) 2,71 Ω
c) 4,28 Ω
d) 6,34 Ω
e) 8,25 Ω
LETRA E
Primeiramente, vamos calcular a tensão elétrica através da fórmula do rendimento de um gerador elétrico:
\(\eta=\frac{U}{\varepsilon}\)
\(\frac{70}{100}=\frac{U}{110}\)
\(0,7=\frac{U}{110}\)
\(U=0,7\cdot110\)
\(U=77\ V\)
Utilizando a equação dos geradores, calculamos o valor da resistência interna:
\(U=\varepsilon-r\cdot i\)
\(77=110-r\cdot4\)
\(77-110=-r\cdot4\)
\(-33=-r\cdot4\)
\(33=r\cdot4\)
\(r=\frac{33}{4}\)
\(r=8,25\ \Omega\)
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Questão 11
Marque a alternativa que corresponde à fórmula que NÃO possibilita calcular a potência elétrica dos geradores elétricos.
a) \( P=\varepsilon\cdot i\)
b) \(P=U\cdot i\)
c) \(P=r\cdot i^2\)
d) \(P=r\cdot U^2\)
e) \(P_T=P_U+P_D\)
LETRA D
A potência elétrica dos geradores elétricos não pode ser calculada pela fórmula \(P=r\cdot U^2\).
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Questão 12
Analise as alternativas abaixo referentes às unidades de medida estudadas no potencial elétrico:
I. A unidade de medida da carga elétrica é o ampere.
II. A unidade de medida da tensão elétrica é o newton.
III. A unidade de medida da força eletromotriz é o coulomb.
IV. A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm.
V. A unidade de medida do potencial elétrico é o volt.
Está(ão) correta(s):
a) I, II e III.
b) I, IV, V.
c) II, III, IV.
d) I, II,V
e) III, IV, V
LETRA B
Confira a correção das alternativas incorretas.
I. Correta.
II. Incorreta. A unidade de medida da tensão elétrica é o volt.
III. Incorreta. A unidade de medida da força eletromotriz é o volt.
IV. Correta.
V. Correta.