O elemento de um chuveiro elétrico que fornece calor, esquentando a água, é o

Chuveiro é o nome dado a um aparelho de terminação de rede de água, cheio de pequenos orifícios por onde sai a água, permitindo que as pessoas possam se molhar. É um equipamento usado para banho e higiene pessoal e imprescindível em qualquer casa. O chuveiro é de uma origem bem antiga. Pinturas e vasos retratam a existência dele na Grécia e Egito e sua utilização nas casas de banho. No Brasil ele foi desenvolvido na década de 1940. O funcionamento desse aparelho ocorre de forma bem simples. O chuveiro é composto de dois resistores, que é um fio espiralado feito de metais que possibilitam um aquecimento rápido e prático, um de alta potência e outro de baixa potência de aquecimento, e um diafragma de borracha. Os resistores ficam fixados no interior do chuveiro. Para selecionar o tipo de banho que se deseja tomar, existe na sua parte exterior uma chave seletora que é capaz de mudar o tipo de resistência, aumentando ou diminuindo a potência do chuveiro e, consequentemente, a temperatura do banho. A água ao circular pelo chuveiro pressiona o diafragma de borracha, este por sua vez aproxima os contatos da resistência aos contatos energizados, situados no cabeçote do aparelho. Assim, a água ao passar pelos terminais do resistor quente se aquece, tornando o banho bem quentinho e agradável.

Resistência elétrica é a capacidade de um corpo de se opor à passagem da energia elétrica. O cálculo do mesmo é feito a partir da Lei de Ohm e sua unidade no SI (Sistema Internacional de Unidades) é o ohm (Ω). 

Os resistores são feitos de material condutor. Esses materiais, quando percorridos por uma corrente elétrica, se aquecem provocando um fenômeno denominado de efeito joule. Esse efeito deve-se aos milhões de choques dos elétrons contra os átomos do condutor. Em virtude desses choques, a energia cinética do sistema aumenta. O aumento dessa energia se manifesta através do aumento da temperatura do condutor, ou seja, aumento da temperatura da resistência.

Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola

Eletricidade - Física - Brasil Escola

ASSUNTO: DISCIPLINA: PROFESSOR: 1ª e 2ª LEI DE ÔHM FÍSICA ILAN RODRIGUES ALUNO (A) TURMA TURNO DATA 01-(CFT-PR) O elemento de um chuveiro elétrico que fornece calor, esquentando a água, é o: 04-(UFG-GO) Nos choques elétricos, as correntes que fluem através do corpo humano podem causar danos biológicos que, de acordo com a intensidade da corrente, são classificados segundo a tabela a seguir. a) resistor. b) capacitor. c) gerador. d) disjuntor. e) amperímetro. 02- Zelita estava aprendendo na escola as propriedades de condução de eletricidade dos materiais. Sua professora de Ciências disse que materiais usados em nosso cotidiano, como madeira, borracha e plástico são, normalmente, isolantes elétricos, e outros, como papel alumínio, pregos e metais em geral, são condutores elétricos. A professora solicitou a Zelita que montasse um instrumento para verificar experimentalmente se um material é condutor ou isolante elétrico. Para montar tal instrumento, além dos fios elétricos, os componentes que Zelita deve utilizar são a) pilha e lâmpada. b) capacitor e resistor. c) voltímetro e diodo. d) bobina e amperímetro. Considerando que a resistência do corpo em situação normal e da ordem de 1500 Ω, em qual das faixas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220V? a) I b) II c) III d) IV e) V 05. 1

Chama-se "gato" uma ligação elétrica clandestina entre a rede e uma residência. Usualmente, o "gato" infringe normas de segurança, porque é feito por pessoas não especializadas. O choque elétrico, que pode ocorrer devido a um "gato" malfeito, é causado por uma corrente elétrica que passa através do corpo humano. Considere a resistência do corpo humano como 10 5 Ω para pele seca e 10 3 Ω para pele molhada. Se uma pessoa com a pele molhada toca os dois pólos de uma tomada de 220 V, a corrente que a atravessa, em A, é a) 2,2 10 5 b) 2,2 10 3 c) 4,5 d) 2,2 10-1 e) 2,2.10-3 06-(UnB-DF) Suponha que uma pessoa em Brasília, na época da seca, aproxime sua mão de um carro cuja carroceria apresente um diferença de potencial de 10.000V com relação ao solo. No instante em que a mão estiver suficientemente próxima ao carro, fluirá uma corrente que passará pelo ar, pelo corpo da pessoa e, através do seu pé, atingirá o solo. 08. Um resistor ôhmico, quando submetido a uma ddp de 20V, é percorrido por uma corrente elétrica de 4 A. Para que o resistor seja percorrido por uma corrente elétrica de 3A, que ddp deve ser aplicada a ele? 09. Uma lâmpada incandescente (de filamento) apresenta em seu rótulo as seguintes especificações: 60W e 120V. Sabendo que a resistência do corpo da pessoa, no percurso da corrente elétrica, é de 2.000Ω e que uma corrente de 300mA causará a sua morte, calcule, em kω, a resistência mínima que o ar deve ter para que a descarga não mate essa pessoa. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista. 07. Estuda-se como varia a intensidade i da corrente elétrica que percorre um resistor cuja resistência elétrica é constante e igual a 2,0Ω, em função da tensão U aplicada aos seus terminais. O gráfico que representa o resultado das medidas é: Determine: a) a corrente elétrica i que deverá circular pela lâmpada se ela for conectada uma fonte de 120V b) a resistência elétrica R apresentada pela lâmpada supondo que ela esteja funcionando de acordo com as especificações. 2

10. Cada farol de um carro dissipa 15W,com a luz baixa, e 25 W com a luz alta. Considerando que ambas as e) mantida inalterada. 13. A "chave" de um chuveiro elétrico pode ser colocada nas posições "fria", "morna" e "quente". Quando se muda a lâmpadas estão submetidas à mesma tensão da bateria, determine em qual dos casos a resistência da lâmpada é menor. Justifique. 11-(CFT-SC) Um chuveiro elétrico não está aquecendo satisfatoriamente a água. Para resolver esse problema, fechamos um pouco a torneira. chave de posição, modifica-se o valor da resistência elétrica do chuveiro. Indique a correspondência VERDADEIRA. a) Água morna - resistência média. b) Água morna - resistência baixa. c) Água fria - resistência média. d) Água quente - resistência alta. 14. Ao aplicarmos uma diferença de potencial de 9,0 V em um ebulidor de resistência 3,0 Ω, podemos dizer que a Com esse procedimento, estamos: a) Diminuindo a resistência elétrica do chuveiro. b) Diminuindo a corrente elétrica que atravessa o chuveiro. c) Diminuindo a massa de água que será aquecida por unidade de tempo. d) Diminuindo a diferença de potencial nos terminais do chuveiro. e) Economizando energia elétrica. 12-(CFT-SC) Uma pessoa mudou-se do estado de Santa Catarina, onde a tensão da rede elétrica é 220 V, para o estado do Paraná, onde a tensão é 110 V. Levou consigo um chuveiro, cuja potência nominal é de 2200 W. Instalado no estado do Paraná, para que o chuveiro continue a dissipar a mesma potência por efeito Joule, sua resistência elétrica deve ser: a) quadruplicada. b) reduzida à metade do valor original. c) reduzida a um quarto do valor original. d) dobrada. corrente elétrica fluindo pela resistência e a potência dissipada, respectivamente, são: a) 1,0 A e 9,0 W b) 2,0 A e 18,0 W c) 3,0 A e 27,0 W d) 4,0 A e 36,0 W e) 5,0 A e 45,0 W 15- (UFSCAR-SP) Ao reformar o banheiro de sua casa, por recomendação do eletricista, o proprietário substituiu a instalação elétrica de sua casa, e o chuveiro, que estava ligado em 110 V, foi trocado por outro chuveiro de mesma potência, ligado em 220 V. A vantagem dessa substituição está 3

a) no maior aquecimento da água que esse outro chuveiro vai proporcionar. b) no menor consumo de eletricidade desse outro chuveiro. c) na dispensa do uso de disjuntor para o circuito desse outro chuveiro. d) no barateamento da fiação do circuito desse outro chuveiro, que pode ser mais fina. e) no menor volume de água de que esse outro chuveiro vai necessitar. 16. Suponha que você mude de São Paulo, onde a tensão da rede é 110V, para Florianópolis, onde a tensão na rede é 220V, e traga consigo um aquecedor elétrico. Você pode manter a mesma potência do aquecedor substituindo a resistência original de 8,0Ω por uma outra, cujo valor, em Ω, seja: a) 16 b) 12 c) 4 d) 2 e) 64 17. Um resistor ôhmico, de resistência R = 20Ω, submetido à ddp de 200V e percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 10 A e dissipa uma potência de 2000W. Se o mesmo resistor for submetido a ddp de 100V, a intensidade da corrente que o percorrerá, em amperes, e a potência que dissipará, em watts, serão, respectivamente, a) 10 e 1000. b) 10 e 500. c) 5 e 4000. d) 5 e 2000. e) 5 e 500. 18. Um chuveiro tem as seguintes especificações: 4000 W - 220 V. Para aumentar a temperatura da água que sai desse chuveiro, pode-se a) ligá-lo em uma rede cuja tensão é 127 V. b) selecionar um comprimento maior para o comprimento do resistor do chuveiro. c) selecionar um comprimento menor para o comprimento do resistor do chuveiro. d) conectá-lo com um disjuntor que permita maior passagem de corrente. e) substituir os fios da rede por outros de maior diâmetro. 19. Dois ferros de passar roupa consomem a mesma potência. O primeiro foi projetado para ser utilizado em uma tensão de 110 V, enquanto que o segundo para uma tensão de 220 V. Nas condições projetadas de utilização dos ferros, é correto afirmar que: a) o consumo de energia será maior para o primeiro ferro, e a corrente que percorrerá o primeiro será maior do que a corrente que percorrerá o segundo ferro. b) o consumo de energia será o mesmo para os dois ferros, e a corrente que percorrerá o primeiro será maior do que a corrente que percorrerá o segundo ferro. c) o consumo de energia será maior para o segundo ferro, e as correntes elétricas que percorrerão cada ferro serão iguais. d) o consumo de energia será o mesmo para os dois ferros e as correntes elétricas que percorrerão cada ferro também serão iguais. 20. Uma torradeira elétrica consome uma potência de 1200 W, quando a tensão eficaz da rede elétrica é igual a 120 V. Se a tensão eficaz da rede é reduzida para 96 V, a potência elétrica consumida por essa torradeira, em watts, é igual a: a) 572 b) 768 c) 960 d) 1028 e) 920 22. Aproveitando o momento em que a moda dos cabelos alisados volta a todo vapor, a indústria de chapinhas 4

Qual das alternativas corresponde à situação experimentada pela pessoa ao segurar o peixe elétrico? a) i < 1mA: choque praticamente imperceptível. b) 1mA < i < 10mA: sensação desagradável, contrações musculares. c) 10mA < i < 19mA: sensação dolorosa, contrações violentas, risco de morte. d) 19mA < i < 100mA: contrações violentas, asfixia, morte aparente, com possibilidade de reanimação. e) i > 100mA: asfixia imediata, fibrilação ventricular, morte. "Alisabem" corre para lançar-se no mercado, faltando apenas a correta identificação do valor da potência elétrica de seu produto. O técnico responsável mede o valor da resistência elétrica do produto, obtendo 70 Ω, podendo estimar que a potência dissipada pela chapinha, em W, é, aproximadamente, a) 100. b) 125. c) 150. d) 175. e) 200. 23. O peixe elétrico possui células denominadas eletroplacas capazes de produzir uma diferença de potencial (d.d.p.) elétrico. Tipicamente, o conjunto dessas células gera uma d.d.p. de 600 V entre as extremidades do peixe. Uma pessoa com mãos molhadas 24. Visando economizar energia elétrica, uma família que, em 30 dias, consumia em média 240 kwh, substituiu doze lâmpadas de sua residência, dez de 60 W e duas de 100 W, por lâmpadas econômicas de 25 W. Na situação em que as lâmpadas ficam acesas 4 horas por dia, a troca resultou em uma economia de energia elétrica, aproximadamente, de a) 62% b) 37% c) 25% d) 15% e) 5% 25. Na figura abaixo temos uma lâmpada e um chuveiro com suas respectivas especificações. Para que a resolve segurar com cada mão uma extremidade de um peixe elétrico retirado de um aquário. Considere que as resistências equivalentes do peixe e do corpo humano nessas condições sejam, respectivamente, 2 kω e 16 kω. As alternativas a seguir descrevem aproximadamente as consequências de um choque recebido por uma pessoa em cada intervalo de corrente i, onde 1mA = 10-3 A. lâmpada consuma a mesma energia que o chuveiro consome num banho de 20 minutos, ela deverá ficar acesa ininterruptamente, por aproximadamente a) 53 h b) 113 h 5

c) 107 h d) 38 h e) 34 h 26. Duas lâmpadas, L 1 e L 2, são idênticas, exceto por uma diferença: a lâmpada L 1 tem um filamento mais Sabe-se que o peso do cabo 2 é o quádruplo do peso do cabo 1. Calcule o valor da resistência elétrica R 2. 30. Na figura abaixo, é mostrado um resistor de chuveiro com regulagem para duas temperaturas. espesso que a lâmpada L 2. Ao ligarmos cada lâmpada a uma tensão de 220 V, observaremos que: a) L 1 e L terão o mesmo brilho. b) L 1 brilhará mais, pois tem maior resistência. c) L 2 brilhará mais, pois tem maior resistência. d) L 2 brilhará mais, pois tem menor resistência. e) L 1 brilhará mais, pois tem menor resistência. 27. Um condutor de secção transversal constante e comprimento L tem resistência elétrica R. Cortando-se o fio pela metade, sua resistência elétrica será igual a: a) 2R b) R/2 c) R/4 d) 4/R e) R/3 28. Um fio de cobre tem um raio igual a r, uma resistência R e comprimento L. Se o raio do fio for duplicado e o comprimento reduzido à metade, o novo valor da resistência vale: a) 4R b) R/4 c) R d) R/8 e) 8R 29. Considere dois cabos elétricos de mesmo material e com as seguintes características: O fabricante especifica que quando 220 volts forem aplicados entre os terminais A e B do resistor sob fluxo contínuo de água, 5500 watts de potência elétrica serão convertidos em calor, que aquecerá a água passando pelo resistor. Analise as afirmativas: I. Quando os 220 volts são aplicados entre os terminais A e C, a corrente elétrica no resistor é menor e a água sai mais fria do chuveiro. II. Quando os 220 volts são aplicados entre os terminais A e C, a potência elétrica convertida em calor é maior e a água sai mais quente do chuveiro. III. Quando a chave seletora de temperatura do chuveiro está na posição morna, os 220 volts estão aplicados nos terminais A e B. Com a chave na posição quente, os 220 volts estão aplicados nos terminais A e C. Marque a alternativa que contêm todas e apenas as afirmações corretas. A) I e III. B) Apenas II. C) Apenas I. D) Apenas III. E) II e III. 31. Você constrói três resistências elétricas, R A, R B e R C, com fios de mesmo comprimento e com as seguintes características: I. O fio de R A tem resistividade 1,0. 10-6 Ω. m e diâmetro de 0,50 mm. II. O fio de R B tem resistividade 1,2. 10-6 Ω. m e diâmetro de 0,50 mm. III. O fio de R C tem resistividade 1,5. 10-6 Ω. m e diâmetro de 0,40 mm. Pode-se afirmar que: a) R A > R B > R C. b) R B > R A > R C. c) R B > R C > R A. d) R C > R A > R B. 6

e) R C > R B > R A. 32. Um pássaro pousa em um dos fios de uma linha de transmissão de energia elétrica. O fio conduz uma corrente b) Se a potência fornecida à residência for de 3.300 W a uma tensão de 110 V, calcule a potência dissipada P nesse trecho do circuito. 35. Um dos hábitos de higiene que proporciona uma vida saudável é o banho diário. Na possibilidade de se utilizar um elétrica i= 1000A e sua resistência, por unidade de comprimento, é de 5,0.10-5 Ω/m. A distância que separa os pés do pássaro, ao longo do fio, é de 6,0 cm. A diferença de potencial, em milivolts (mv), entre os seus pés é: a) 1,0. b) 2,0. c) 3,0. d) 4,0. e) 5,0. 33. Uma lâmpada incandescente (100W,120V) tem um filamento de tungstênio de comprimento igual 31,4cm e diâmetro 4,0.10-2 mm. A resistividade do tungstênio à temperatura ambiente é de 5,6.10-8 Ωm. a) Qual a resistência do filamento quando ele está à temperatura ambiente? b) Qual a resistência do tungstênio com a lâmpada acesa? chuveiro elétrico, esse hábito pode se tornar desagradável quando, nos dias frios, a água é pouco aquecida. Para melhorar o aquecimento sem alterar o fluxo de água e a posiço da chave seletora, uma pessoa retira 1/6 do comprimento do resistor. Considerando que a tensão nos terminais do chuveiro se mantém constante, é correto afirmar que a razão entre as potências antes e após a redução do comprimento do resistor é: a) 6/1. b) 6/5. c) 1/6. d) 1/1. e) 5/6. 36. Os chuveiros elétricos permitem alterar a temperatura da água sem alterar o seu fluxo, fornecendo-lhe mais ou menos calor. Esses equipamentos possuem uma chave seletora que altera o valor da resistência elétrica, 34. A linha de transmissão que leva energia elétrica da caixa de relógio até uma residência consiste de dois fios de cobre com 10,0 m de comprimento e secção reta com área 4,0 mm 2 cada um. Considerando que a resistividade elétrica do cobre é ρ = 1,6.10-8 Ω.m, a) calcule a resistência elétrica r de cada fio desse trecho do circuito. modificando-lhe o comprimento. Considere que, ao mover a chave seletora da posição A para a posição B, o comprimento da resistência tenha sido reduzido em 20%. Considerando-se que se mantiveram inalteradas as demais condições, é CORRETO afirmar: a) A temperatura da água não vai se alterar. b) A potência do chuveiro aumentou 25% e a água sairá mais quente. c) A potência irá diminuir 20% e a água sairá mais fria. 7

d) Não se pode fazer nenhuma previsão sem saber se o chuveiro opera com 110V ou 220V. 37. A tabela a seguir fornece os comprimentos, as áreas da seção transversal e as resistividades para fios de cinco materiais diferentes. A resistência desses fios não depende da tensão aplicada. A partir desses dados, indique a alternativa que contém o fio referente ao material que transforma mais energia por unidade de tempo quando todos estão individualmente submetidos à mesma diferença de potencial em suas extremidades. a) C b) B c) A d) D e) E 38. Sobre as características de resistores exclusivamente ôhmicos, analise: I. a potência elétrica dissipada pelo resistor depende do valor da intensidade da corrente elétrica que o atravessa; II. a resistividade é uma característica do material do qual o resistor é feito, e quanto maior for o valor da resistividade, mantidas as dimensões espaciais, menos condutor é esse resistor; III. a classificação como resistor ôhmico se dá pelo fato de que nesses resistores, os valores da diferença de potencial aplicada e da intensidade de corrente elétrica quando multiplicados, geram sempre um mesmo valor constante; IV. A potência elétrica total de um circuito elétrico sob diferença de potencial não nula e constituída apenas por resistores é igual à soma das potências dissipadas individualmente em cada resistor, independentemente de como eles são associados. Está correto apenas o contido em: a) I e II b) I e III c) III e IV d) I, II e IV e) II, III e IV 39. SUPERCONDUTIVIDADE O termo supercondutividade se refere à capacidade que alguns materiais têm de conduzir a corrente elétrica sem que ocorram perdas de energia na forma de calor. O QUE FAZ UM CONDUTOR SER SUPER? A história dos semicondutores já é quase centenária e começa em 1911 com o físico Heike Kamerling Onnes, que observou o fenômeno no mercúrio resfriado a 4,2 K. Em 1995, compostos de cobre dopados com tálio exibiram o fenômeno da supercondutividade a temperaturas de 138 K a pressões ambientes e até a temperaturas de 164 K em altas pressões. Em um condutor comum, os elétrons da corrente elétrica são continuamente espalhados pelos íons metálicos do fio, perdendo energia, que aquece o fio, fenômeno conhecido como efeito joule. Em um supercondutor, esses elétrons combinam-se e formam os chamados pares de Cooper, unidos por uma interação atrativa, e movem-se sem haver espalhamento. (Texto adaptado de Scientific American Brasil, ano 8 numero 88, págs. 48-55.) Considere uma linha de transmissão de energia elétrica em um fio condutor com diâmetro de 2 cm e comprimento de 2000 m percorrido por uma corrente de 1000 A. Se essa transmissão fosse feita através de um supercondutor, a cada hora, seria evitada a perda de uma energia de, aproximadamente, igual a: Dado: ρ =1,57 x 10-8 Ω.m a) 3,6 x 10 8 J b) 1,4 x 10 9 J c) 7,2 x 10 8 J d) 8,5 x 10 10 J 8