Questões de Concurso sobre Circuitos Elétricos e Leis de Kirchhoff

Um circuito é composto por uma fonte de força eletromotriz ideal ℰ, um resistor de resistência 𝑅 e um capacitor de capacitância 𝐶, inicialmente descarregado. No instante 𝑡 = 0, a chave do circuito é fechada, iniciando o processo de carga. De acordo com a Regra das Malhas de Kirchhoff, analise as assertivas abaixo:

I. A equação diferencial que governa a carga 𝑞(𝑡) no capacitor é expressa por $R\frac{dq}{dt}+\frac{q}{c}$ = ℰ. A solução dessa equação diferencial linear de primeira ordem, que satisfaz a condição inicial 𝑞(0) = 0, resulta em uma corrente instantânea 𝑖(𝑡) = $\frac{\mathcal{E}}{R}$ 𝑒^{−𝑡/𝑅𝐶}.

II. A energia total fornecida pela fonte ℰ durante todo o processo de carga (de 𝑡 = 0 até 𝑡 → ∞) é dada pela integral ${\int }_0^{\infty }$ ℰ ⋅ 𝑖(𝑡)𝑑𝑡, resultando no valor acumulado de 𝐶ℰ² .

III. Metade da energia total fornecida pela fonte é armazenada no campo elétrico do capacitor como energia potencial eletrostática $\left((U=\frac{1}{2}C{\mathcal{E}}^2\right)$ , enquanto a outra metade é obrigatoriamente dissipada como energia térmica no resistor pelo efeito Joule, independentemente do valor da resistência 𝑅.

Quais estão corretas?

O laboratorista do laboratório de Física montou dois circuitos elétricos com os seguintes elementos: Quatro pilhas de ε=1,5 V e r=1,0 Ω; um motor de ε′=1,5 V e r′=1,0 Ω; um resistor de 2,0 Ω; e dois resistores de 1,0 Ω, como mostra a figura a seguir.

Desconsiderando a resistência dos fios que fazem as ligações, é correto afirmar que:

Na ligação circuito elétrico apresentada na figura 11A1-I, com dois interruptores do tipo paralelo (comutadores) comandando os mesmos pontos de luz, as lâmpadas poderão ter seu estado alternado (de ligadas para desligadas, ou vice-versa) caso seja acionado qualquer um dos dois interruptores, independentemente da posição do outro.

Observe a figura abaixo.

A figura acima representa um circuito elétrico simples composto por uma bateria, um voltímetro ideal (V), um amperímetro ideal (A) e um resistor ôhmico R. Sabendo que a bateria possui tensão U=24 V e o resistor possui resistência R = 4 Ω, é correto afirmar que o valor da tensão medida pelo voltímetro e o valor da corrente medida pelo amperímetro são, respectivamente:

A chave S no circuito abaixo, em que todos os elementos são ideais, é deixada aberta por um longo tempo.

Imediatamente após ser fechada, são medidas a carga Q₀ armazenada no capacitor e a potência P₀ dissipada no resistor de 3$\Omega$. Muito tempo após a chave ser fechada, são medidas a carga armazenada, denominada Q_$\infty$ , e a potência dissipada P_$\infty$ nos mesmos elementos. O valor da razão $\frac{P_0{Q}_0}{P_{\infty }{Q}_{\infty }}$ é

Analise a Figura 1 abaixo, que representa um circuito composto por uma fonte de tensão contínua ideal e condutores de resistência desprezível:

Com base na Figura 1, determine a resistência total e a corrente total fornecida pela fonte. Utilize o critério de arredondamento com duas casas decimais (caso a terceira casa decimal seja igual ou maior que 5, arredonde a segunda casa para cima; se for menor que 5, mantenha-a inalterada) e mantenha a precisão máxima nos cálculos intermediários, realizando o arredondamento apenas nas respostas finais.

Uma determinada luminária decorativa é composta por dez lâmpadas (de mesmas características), conectadas em série, e precisa estar conectada a uma rede elétrica de 127 V para funcionar.

Desconsiderando-se a existência de qualquer defeito na rede elétrica, se uma de suas lâmpadas for retirada, a luminária

Em uma aula prática de laboratório sobre instalações elétricas e segurança, um professor de Física ensina que fusível é um dispositivo de segurança que abre o circuito quando percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual ou superior ao seu valor nominal. O professor apresenta como exemplo o circuito esquematizado a seguir.

O sistema é alimentado por uma fonte de tensão contínua ideal de 60 V e contém uma chave S1 inicialmente aberta. O circuito é protegido por três fusíveis: F1, F2 e F3, cujos valores nominais estão indicados na Figura. Os resistores são todos ôhmicos, com valores indicados no esquema.

Após o fechamento da chave S1 e aguardado o tempo necessário para que qualquer eventual dispositivo de segurança atue, a intensidade da corrente em A que atravessa o resistor R1 será de

No circuito abaixo, os flip-flop utilizados têm as seguintes características: hold time = 5 ns; set-up time = 4 ns e delay gate = 10 ns.

Analisando o circuito e tendo em consideração suas características pode-se concluir que a frequência máxima para que esse circuito funcione corretamente é de aproximadamente

Em um circuito elétrico residencial protegido por um disjuntor, se a corrente elétrica ultrapassar o limite de segurança do dispositivo (por exemplo, devido a um curto-circuito), o disjuntor interrompe o circuito. Substituir um disjuntor por outro de amperagem superior, sem adequar a fiação, é uma prática segura para evitar que ele 'desarme' com frequência.

Um circuito elétrico é formado por um gerador e um resistor. As curvas características do gerador e do resistor são representadas no gráfico abaixo. Assinale a alternativa que indica o valor correto da razão entre a potência total e a potência útil do gerador.

No planejamento de uma sequência didática sobre circuitos elétricos para o ensino médio, um professor de Física busca integrar diferentes metodologias de ensino, incluindo experimentação, uso de simuladores computacionais, modelagem física e tecnologias digitais, com o objetivo de promover uma aprendizagem conceitual mais profunda e o desenvolvimento do pensamento crítico dos estudantes. Considerando esse contexto, analise as afirmativas relacionadas ao planejamento e à execução dessa aula. Registre V, para verdadeiras, e F, para falsas:

(__)A utilização de experimentos didáticos em circuitos elétricos pode favorecer a aprendizagem conceitual apenas quando os resultados obtidos coincidem com os valores teóricos previstos, evitando interpretações equivocadas por parte dos estudantes.

(__)O uso de simuladores computacionais na análise de circuitos elétricos permite explorar situações ideais e não ideais, contribuindo para a compreensão das limitações dos modelos físicos empregados na descrição de fenômenos eletrodinâmicos.

(__)A modelagem de circuitos elétricos envolve a construção de representações simplificadas da realidade, sendo possível, nesse processo, explicitar hipóteses, limites de validade e aproximações associadas às leis físicas utilizadas.

(__)O uso de tecnologias digitais no ensino de circuitos elétricos, como sensores e sistemas de aquisição de dados, pode reduzir o tempo dedicado à coleta de dados experimentais, mas não contribui para o desenvolvimento da interpretação crítica dos fenômenos físicos.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:

Durante a vistoria para a manutenção preventiva do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) em uma escola de 5 pavimentos no Município de Nova Candelária, a equipe técnica deve seguir rigorosamente as prescrições normativas para garantir a segurança dos alunos e do patrimônio. Considerando as diretrizes da NBR 5419 para inspeção e manutenção do sistema, assinale a alternativa que apresenta uma ação adequada e obrigatória a ser realizada.

No circuito ilustrado na figura a seguir, existem dois fusíveis (F₁ e F₂), que suportam uma corrente máxima de 1 A cada um.

Nessa situação, ao se fechar a chave s,

O circuito apresentado na figura a seguir foi montado por estudantes de um curso técnico em Eletrotécnica durante uma atividade prática de análise de circuitos em laboratório. O arranjo é composto por duas malhas acopladas por um resistor central 𝑹_𝟒. As fontes utilizadas são ideais de tensão contínua e todos os resistores são considerados ôhmicos. Durante a atividade, os estudantes buscaram determinar o valor da corrente elétrica que atravessa o resistor central 𝑹_𝟒, a fim de validar experimentalmente os resultados obtidos pela aplicação das Leis de Kirchhoff.

Figura – Circuito elétrico com duas malhas acopladas por um resistor comum, contendo duas fontes ideais de tensão e resistores ôhmicos com valores indicados

Na malha da esquerda, há uma fonte 𝐕_𝟏 = 𝟔, 𝟎𝟎 V (terminal positivo no nó superior), um resistor 𝑹_𝟏 = 𝟑, 𝟎𝟎 𝛀 no ramo superior e um resistor 𝑹_𝟐 = 𝟑, 𝟎𝟎 𝛀 no ramo inferior.

Na malha da direita, há uma fonte 𝐕_𝟐 = 𝟒, 𝟎𝟎 V (terminal positivo no nó superior) e dois resistores 𝑹_𝟑 = 𝑹_𝟓 = 𝟑, 𝟎𝟎 𝛀 (um no ramo superior e outro no ramo inferior). Os nós superiores e inferiores das duas malhas estão interligados por um resistor central 𝑹𝟒 = 𝟏, 𝟎𝟎 𝛀.

Despreze resistências internas das fontes.

Com base nessas informações, determine a corrente elétrica que atravessa o resistor central 𝑹𝟒 e assinale a alternativa correta.

Em um módulo de temporização de um protótipo, um capacitor inicialmente descarregado é ligado a uma fonte ideal de tensão contínua por meio de um resistor, formando um circuito RC em série. No instante 𝐭 = 𝟎, a chave é fechada e o capacitor passa a carregar.

Dados:

• fonte: 𝑽 = 𝟏𝟐, 𝟎 V;

• resistor: 𝑹 = 𝟔, 𝟎 k𝛀;

• capacitor: 𝑪 = 𝟏𝟎𝟎 𝝁F;

• capacitor inicialmente descarregado: 𝑽_𝑪(𝟎) = 𝟎.

Despreze resistências internas e fugas.

Qual é, aproximadamente, a tensão no capacitor 𝑽_𝑪 no instante 𝒕 = 𝟎, 𝟔𝟎 s?

(Use 𝐞 ^−𝟏 ≈ 𝟎, 𝟑𝟕 e 𝟏− 𝐞 ^−𝟏 ≈ 𝟎, 𝟔𝟑, se necessário.)

Em um sistema elétrico trifásico, a ocorrência de uma falta (curto-circuito) desequilibrada, como uma falta fase-terra, exige o uso do método das componentes simétricas para a sua análise. Qual das seguintes sequências de componentes simétricas é necessária para representar uma falta fase-terra?

Os processos fermentativos podem ser usados em diversas indústrias, dentre elas a alimentícia, a farmacêutica e a de combustíveis. Muitos dos produtos gerados são consumidos em grande escala e fazem parte do dia a dia das pessoas. Outros, são mais incomuns, mas são importantíssimos para a geração de energia renovável. As alternativas a seguir envolvem processos fermentativos, exceto o:

Em um circuito em paralelo com duas lâmpadas idênticas, uma lâmpada queima (abre o circuito apenas no seu ramo). Nesse contexto, a consequência compatível é que:

Em uma instalação predial, ocorre sobrecarga prolongada em um circuito de tomadas, sem curtocircuito. Nessa condição, a atuação esperada de um disjuntor termomagnético é: