Questõesde CESMAC sobre Eletricidade

No circuito elétrico mostrado a seguir, as placas do capacitor de capacitância C = 8,0 µF, onde 1 µF = 10−6 F, estão inicialmente mantidas a uma ddp de 10 V. A chave Ch é então fechada no instante t = 0. No instante t = t1, a ddp entre as placas do capacitor é de 5,0 V. Calcule a energia elétrica dissipada pelo resistor ôhmico de resistência R entre os instantes t = 0 e t = t1.

Um desfibrilador é capaz de fornecer 180,0 J de energia em uma descarga elétrica. Sabendo que a capacitância do equipamento é igual a 10−5 F, calcule a ddp máxima que este desfibrilador pode aplicar em um paciente.

O reostato é um dispositivo que possibilita a variação da resistência de um circuito elétrico, sem que haja variação na corrente elétrica. O reostato de certo chuveiro elétrico permite ligá-lo nas posições “inverno” (água mais quente) e “verão” (água mais fria). Se a potência dissipada pelo chuveiro na posição “inverno” é duas vezes maior que a potência dissipada na posição “verão”, então a resistência elétrica associada à potência na posição “inverno” é:

Três cargas elétricas pontuais estão fixadas em linha reta numa superfície horizontal, segundo a figura a seguir. A carga no ponto B vale +Q. Uma quarta carga elétrica pontual de valor –Q foi adicionada no ponto A, também sobre a superfície horizontal. Calcule o valor dos módulos das cargas elétricas q de forma que a carga no ponto A permaneça em equilíbrio eletrostático. Considere que todas as cargas estão no vácuo.

Dados: sen(60º) = √3/2 ; cos(60º) = 1/2 ;

tg(60º) = √3

O circuito da figura abaixo é constituído por duas baterias ideais, com V1 = 6,0 V e V2 = 12,0 V, alimentando duas resistências R1 = 14,0 Ω e R2 = 6,0 Ω1, e um capacitor C = 3,0 μF, onde 1 μF = 10−6 F. Considere i0 a corrente elétrica no instante em que a chave Ch é fechada. Seja q a carga elétrica armazenada no capacitor quando a corrente elétrica torna-se praticamente constante. Nesse caso, pode-se afirmar que:

A captação de imagens em um equipamento de ressonância magnética é realizada por um dispositivo que contém um solenoide. Considere que este solenoide seja ideal, com densidade de 10 espiras por centímetro. Em seu interior existe ar, cuja permeabilidade magnética pode ser considerada igual a 4π x 10⁻⁷ N/A2 . O módulo do campo magnético no interior do solenoide, quando uma corrente de 2,0 A o percorre, é igual a:

Algumas baterias de marcapassos possuem vida útil entre 5 e 6 anos. Considere um marcapasso cuja bateria totalmente carregada gera um pulso de diferença de potencial com amplitude de 3,0 volts. Após o tempo de vida útil da bateria, essa amplitude cai para 2,5 volts. Sejam i0 e iF as amplitudes dos pulsos de corrente elétrica gerados pelo marcapasso respectivamente quando a sua bateria está totalmente carregada e após o seu tempo de vida útil. Pode-se afirmar que a razão i0/iF vale:

Considere uma região com campo magnético uniforme de módulo 5,0 T. Qual é o módulo da força magnética sobre um pedaço de fio reto de tamanho 2,0 cm, percorrido por uma corrente elétrica de 50 μA com direção perpendicular ao campo magnético? Dado: 1 μA = 10−6 A.

A luz ultravioleta (UV) é germicida. Um sistema de esterilização de água à base de luz UV é constituído de uma câmara opaca com iluminação realizada por algumas lâmpadas UV. Uma dada família de germes só é eliminada da água quando exposta a, no mínimo, 5000 J de energia UV. Um fabricante deseja projetar um esterilizador que, em no máximo 1,0 min de irradiação UV, elimine da água essa família de germes. O esterilizador é constituído por N lâmpadas UV idênticas associadas em paralelo. Nessa situação, se cada lâmpada UV produz uma potência em luz UV de 33 W, em 220 V, calcule o número N mínimo de lâmpadas que são necessárias e a corrente elétrica total fornecida para alimentar o esterilizador.

Um estudante mede com um amperímetro as correntes elétricas I e I1 mostradas no circuito elétrico a seguir. Com base nestas medições, ele pode afirmar que a razão entre as resistências R1 e R2 vale

Em incubadoras hospitalares, a temperatura interna é mantida constante através do aquecimento de água por resistências elétricas. Em uma dada incubadora, uma resistência elétrica é constituída de um fio de uma liga metálica com 1,0 metro de comprimento e 1,0 mm² de área de seção reta. Pela resistência, circula uma corrente de 4,0 A quando uma ddp de 2,0 V é aplicada nos seus extremos. Calcule a condutividade elétrica desta liga metálica.

Quando o cérebro humano se encontra em atividade, pequenos pulsos elétricos são produzidos na sua superfície. Embora de intensidade muito pequena, os campos magnéticos gerados por estes pulsos podem ser detectados pela técnica de magnetoencefalografia (MEG). Considere um pulso cerebral de corrente elétrica de magnitude 10 µA, onde 1 µA = 10−6 A. Se essa corrente percorresse um fio retilíneo infinito no vácuo, qual seria o campo magnético gerado por ela a uma distância de 20 cm do fio? Dado: permeabilidade magnética no vácuo = 4π x 10−7 N/A2 .

A função de um desfibrilador é tentar reverter um quadro de fibrilação do músculo cardíaco, a partir da aplicação de descargas elétricas na região do coração do paciente. Um desfibrilador é composto por um banco de capacitores que armazenam energia elétrica para a descarga. Suponha que seja necessária a liberação de 200 J de energia elétrica por um desfibrilador com capacitância de 25 µF, onde 1 µF = 10−6 F. Nesse caso, o desfibrilador deve ser alimentado por uma diferença de potencial igual a:

O ruído ritmado escutado pelos pacientes durante os exames de ressonância magnética em hospitais é proveniente da vibração de condutores elétricos produzida por forças magnéticas. A figura abaixo ilustra um trecho fixo de um condutor, na forma de um U invertido, situado numa região de campo magnético uniforme, de intensidade 3,00 T e direção e sentido indicados pelos símbolos × na figura. Quando uma corrente elétrica i = 200 A percorre o trecho mostrado do condutor, calcule o módulo da força magnética resultante sobre ele.

  

Dois capacitores, A e B, de placas paralelas encontram-se mostrados a seguir no circuito inicialmente aberto, com as cargas elétricas indicadas em suas placas, onde 1 µC = 10−6 C. Sabe-se que CA = 2CB, onde CA e CB denotam as capacitâncias dos capacitores A e B, respectivamente. Quando as chaves Ch são simultaneamente fechadas, os capacitores atingem um novo estado de equilíbrio eletrostático. Nesse novo estado, pode-se afirmar que o módulo da carga em cada placa do capacitor A vale

A técnica de eletroneuroestimulação é bastante utilizada na reabilitação muscular de pacientes. Nessa técnica, dois eletrodos metálicos são colocados sobre a pele do paciente, a certa distância um do outro. Em seguida, uma corrente elétrica circula de um eletrodo ao outro, estimulando os músculos ao longo do seu percurso. Considere a resistência elétrica entre os eletrodos igual a 300 kΩ (1 kΩ = 103 Ω) e uma corrente elétrica de 10,0 mA (1 mA = 10−3 A) circulando durante 100 µs (1 µs = 10−6 s). Calcule a energia elétrica fornecida pelo equipamento de eletroneuroestimulação nesse processo.

Considerando a terapia por feixe de elétrons, as informações contidas na questão anterior e a massa do elétron igual a 9,0 × 10−31 kg, calcule o trabalho realizado pela força resultante sobre um elétron do feixe, desde o instante em que ele atinge a região do tumor até o instante em que ele para.  

A parte principal de um equipamento de ressonância magnética hospitalar é o magneto. Em um dado equipamento, o magneto produz um campo magnético constante e uniforme, de módulo B = 3,0 T e direção horizontal, no espaço onde o paciente será localizado. A figura abaixo mostra uma região das linhas de campo do magneto onde passa um fio condutor fino. Sabendo que em dado instante circula pelo fio condutor uma corrente elétrica de 140 A, calcule o módulo da força magnética sobre o trecho do fio condutor de comprimento total 9 cm mostrado na figura.

  

Exames de bioimpedância têm sido utilizados para estimar o percentual de massa magra de indivíduos. Essencialmente, o equipamento mede a resistência elétrica entre dois pontos do corpo humano. Em um dado exame deste tipo, os eletrodos utilizados têm uma área A = 1,5 cm2 , com a distância entre eles d = 10 cm. Sabendo que o resultado da medição foi 80 Ω e considerando que a corrente elétrica entre os eletrodos segue ao longo de um cilindro de comprimento d e área de seção transversal A, calcule a resistividade elétrica do tecido humano envolvido nesta medição.