Potencial Elétrico e Resistência Elétrica

1) Como é o comportamento da corrente elétrica num circuito elétrico?

O trabalho realizado pelas cargas elétricas pode ser de atração ou de afastamento. Uma carga elétrica só se movimenta de um ponto para o outro se houver dois polos, um onde se tem mais elétrons e outro onde se tem menos elétrons.

2) Como se entende o potencial elétrico?

É a energia elétrica que pode se transformar em trabalho por cada unidade de carga elétrica dentro de um ambiente onde as cargas circundam. A partir de uma força elétrica as cargas podem se movimentam de um polo a outro gerando a corrente elétrica.

3) O que é necessário para que haja corrente elétrica num circuito?

Para que as cargas elétricas de um condutor se movimentem num determinado sentido, é preciso que entre esses pontos se estabeleça uma diferença de potencial. A corrente elétrica será maior quanto maior for a diferença de potencial (DDP) entre dois pontos potenciais. A diferença de potencial provoca a tendência do movimento ordenado das partículas portadoras de carga elétrica, ou seja, é a causa da corrente elétrica.

4) Como é conhecida essa diferença de potencial?

A ddp é conhecida também como tensão ou voltagem e a sua unidade de medida é o Volt (V), em homenagem a Alexandre Volta. 

5) Que relação existe entre a Corrente Elétrica e Tensão Elétrica?

O físico alemão Georg Simon Ohm, percebeu que, dependendo do condutor, a mesma diferença de potencial poderia gerar correntes elétricas de intensidades diferentes. Isso significa que alguns condutores “resistem” mais que os outros à passagem da corrente, ou seja, alguns corpos têm mais resistência elétrica.

6) Como se define Resistência Elétrica?

Ohm percebeu, experimentalmente, que a razão entre diferença de potencial (V) e a corrente elétrica (I) era constante para alguns materiais. Ele resolveu chamar essa constante de resistência elétrica (R), este fato ficou conhecido como lei de ohm.

Define-se Resistência a grandeza que mede a oposição que um meio material oferece à passagem de corrente elétrica: para uma mesma diferença de potencial elétrico (V), quanto maior o valor da resistência elétrica (R), menor a intensidade da corrente elétrica (I).

7) Como é representada matematicamente a Lei de Ohm?

R = V/I ou V = R∙I

A unidade de medida do SI é Ω (ohm).

8) Num cabo de resistência R = 10 Ω circula uma corrente de intensidade i = 0,5 A. Determine a ddp entre seus terminais.

Utilizando a Lei de Ohm, nesse circuito a diferença de potencial entre os terminais, nessas condições, é: 

10 x 0,5 = 5 V.

9) O filamento de uma lâmpada tem resistência de 240 Ω. Determine a intensidade da corrente que se desloca sabendo que a tensão entre os terminais do circuito é 120 V.

Utilizando a Lei de Ohm, nessa lâmpada a intensidade da corrente elétrica, nessas condições, é: 

120 / 240 = 0,5 A.

10) Para que são utilizados os resistores?

Nos aparelhos eletrônicos em geral, são utilizados resistores com a finalidade de causar uma diminuição do potencial elétrico entre dois pontos do circuito. Os componentes são feitos por um material resistivo à base de carbono e em suas extremidades, eles têm fios condutores para fazermos a ligação ao circuito. 

Alguns resistores conseguem manter sua resistência elétrica constante, mesmo em um grande intervalo de tensões elétricas, eles são conhecidos como resistores ôhmicos.

Atividades:

1) Assinale a afirmativa FALSA sobre tensão elétrica:

      (A) Se unirmos dois pontos com níveis de potenciais elétricos diferentes com um fio condutor haverá um deslocamento espontâneo de cargas (sob forma de corrente elétrica) do ponto de menor potencial para o ponto de maior potencial (corrente convencional) ou do ponto de maior potencial para o ponto de menor potencial (corrente real).

     (B) Só é possível haver corrente elétrica em um meio condutor, se houver diferença de potencial neste circuito.

     (C) A corrente elétrica terá maior intensidade quanto menor for a diferença de potencial (DDP) entre dois pontos (ou polos) potenciais.

     (D) A tensão elétrica de uma fonte está associada à capacidade que ela tem de fornecer energia a um aparelho elétrico.

 

2) Assinale a afirmativa FALSA sobre resistência elétrica:

     (A) Os elétrons livres que constituem a corrente elétrica não se deslocam livremente, pois, ao se movimentar, eles colidem com os átomos do condutor. Desse modo, todo condutor dificulta a passagem da corrente elétrica, ou seja, todos os condutores apresentam resistência elétrica.

     (B) A resistência elétrica é uma grandeza que identifica que todo tipo de material tem possibilidade de conduzir corrente elétrica de mesma forma e mesma intensidade, em todo o circuito.

     (C) Resistência elétrica é o nome dado à propriedade dos resistores em limitar a corrente elétrica que por ele circula e que pode ser quantificada.

     (D) Resistores são elementos que, quando colocados em um circuito, oferecem dificuldade à passagem da corrente elétrica.

 

3) Indique a única afirmativa FALSA a respeito da pilha (ou bateria) elétrica.

      (A) A tensão (ou diferença de potencial elétrico – ddp) entre os polos positivo e negativo de uma pilha (ou bateria) é uma informação importante no momento de sua utilização, pois ela informa a quantidade de energia por unidade de carga transportada de um polo ao outro, quando ligada a um circuito.

      (B) A pilha ou bateria elétrica é considerada a fonte de energia elétrica num circuito elétrico de corrente contínua. O elemento que tem essa finalidade, de fornecer energia elétrica para um circuito, é chamado de gerador.

      (C) A energia elétrica das pilhas é efeito da transformação da energia química em elétrica.

      (D) A pilha é uma fonte que não é capaz de manter a diferença de potencial entre os dois polos.

4) Qual é a relação entre tensão aplicada, corrente elétrica e resistência elétrica de um resistor?

 

5) Qual a tensão elétrica devemos aplicar nos terminais de uma bateria de celular que possui a resistência interna de 3 Ω para que se estabeleça sobre ele uma corrente de 3 A ?

 

6) Calcule a resistência elétrica entre seus dedos polegar e indicador sabendo que, se você segurar uma pilha de 1,5 V entre eles, circulará pelos dedos uma corrente de 1 μA. (μ = 10^–6).

 

7) Qual é a corrente produzida por uma pessoa ao tocar nos terminais de uma bateria de 12 V se:

a) a resistência do corpo for de 100.000 Ω ?

b) a sua pele estiver muito úmida e a sua resistência cair para 1.000 Ω ?

 

8) Atualmente são usados LEDs (Light Emitting Diode) na iluminação doméstica. LEDs são dispositivos semicondutores que conduzem a corrente elétrica apenas em um sentido. Sabendo que ele opera com 4 V, e exige uma corrente com 2 A para funcionar. Qual o valor da resistência que ele oferece ao circuito?

 

9) A resistência de um chuveiro está submetido à tensão de 110 V e a uma corrente 50 A. Determine a sua resistência elétrica.

 

10) Uma torradeira elétrica tem uma resistência elétrica de 11 Ω quando ligada à rede de 110 V. Qual  é a corrente estabelecida no seu resistor?                          

 

11) Uma lâmpada de resistência elétrica 60 V foi fabricada para funcionar alimentada por uma diferença de potencial de 24 V.

a) Qual é o valor da corrente elétrica que deve circular por essa lâmpada?

b) Qual será a intensidade de corrente elétrica que percorrerá essa lâmpada se ela for alimentada por uma diferença de potencial de 18 V?

12) (ENEM) O choque elétrico é uma sensação provocada pela passagem de corrente elétrica pelo corpo. As consequências de um choque vão desde um simples susto até a morte. A circulação das cargas elétricas depende da resistência do material. Para o corpo humano, essa resistência varia de 1000 Ω, quando a pele está molhada, até 100.000 Ω, quando a pele está seca. Uma pessoa descalça, lavando sua casa com água, molhou os pés e, acidentalmente, pisou em um fio desencapado, sofrendo uma descarga elétrica em uma tensão de 120 V.

Qual a intensidade máxima de corrente elétrica que passou pelo corpo da pessoa?

(A) 1,2 mA.

(B) 120 mA.

(C) 8,3 mA.

(D) 833 A.

(E) 120 kA.

13) A tabela a seguir apresenta os danos que choques elétricos podem causar aos seres humanos.

	Corrente elétrica	Dano biológico
I	Até 10 mA	Dor e contração muscular
II	De 10 mA até 20 mA	Aumento das contrações musculares
III	De 20 mA até 100 mA	Parada respiratória
IV	De 100 mA até 3 A	A Fibrilação ventricular, que pode ser fatal
V	Acima de 3 A	A Parada cardíaca e queimaduras graves

 (Fonte: DURAN, J. E. R. Biofísica – Fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2003. p. 178)

 

Em qual das faixas descritas na tabela enquadra-se o caso de uma pessoa que leva um choque elétrico em uma rede de 220 V, considerando que sua resistência é da ordem de 10⁵ Ω quando sua pele está seca?

 

 

14) Você dispõe de um resistor, um gerador, um amperímetro e um voltímetro ideais e fios de ligação e pretende montar um circuito para medir a intensidade da corrente que atravessa o resistor e a ddp entre seus terminais.

a) Desenhe o circuito em seu caderno.

 b) O que significa dizer que o amperímetro e o voltímetro são ideais?

c) Sendo a medida do voltímetro 12 V e do amperímetro 4 A, qual o valor da resistência elétrica do resistor?

15) Determinada fonte de tensão apresenta potencial de 10⁴ volts em relação ao solo. Uma pessoa que se aproximar demais dessa fonte poderá estimular uma descarga elétrica, que saltará pelo ar e percorrerá seu corpo em direção ao solo, ou seja, ela tomará um choque elétrico. Supondo que a corrente elétrica de intensidade 300 mA pode ser fatal nessas situações e que a resistência à passagem da corrente apresentada pelo corpo da pessoa que está com a pele molhada seja igual a 2x10³ V, calcule o valor mínimo da resistência do ar para que o choque elétrico, nas condições descritas, não seja fatal.

16) O valor mínimo da intensidade da corrente elétrica que se pode perceber é de 1 mA. Esse valor provoca um formigamento leve. Entretanto, com uma corrente de intensidade acima de 10 mA, a pessoa perde o controle dos músculos e, caso o choque aconteça nas mãos, torna-se difícil abri-las e se livrar do contato. O valor que pode causar a morte está compreendido entre 10 mA e 3 A, aproximadamente. Nessa faixa de valores, a corrente elétrica, atravessando o tórax, atinge o coração, modificando o ritmo de seus batimentos. O coração pode parar de bombear sangue para o corpo, e a morte se dará em segundos. 

Como é definida a intensidade da corrente elétrica?

17) O poraquê (Electrophorus electricus) é um peixe típico da Bacia Amazônica, semelhante a uma enguia, capaz de gerar uma tensão elétrica que varia de 300 a 1500 volts, recurso usado tanto para se defender como para atacar uma presa, como mostra a figura. 

Considerando que a presa da figura tem uma resistência elétrica média de 500 Ω e que satisfaz a Primeira Lei de Ohm, a corrente elétrica que atravessa a presa varia no intervalo de:

     (A) 0,6 a 3,0 A.

     (B) 0,3 a 4,0 A.

     (C) 0,8 a 1,0 A.

     (D) 0,1 a 5,0 A.

                                       

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