Questão Eletrodinâmica

Pessoal, recebi uma questão interessante sobre circuito elétrico com gerador.Esse é um tema que sempre está presente tanto nas provas específicas como nas não- específicas.Desse modo, é sempre bom fazer muitas exercícios desse tipo.

Vamos lá:

Uma bateria B, de força eletromotriz ε=12V e resistência interna r desconhecida, é conectada a um circuito elétrico que contém um resistor de resistência R=3,5Ω e uma chave S.

Com o resistor imerso em 240g de água, a chave S é ligada, permitindo que o circuito seja atravessado por uma corrente elétrica de intensidade igual a 3,0 A.  considerando que não há dissipação de energia  nos fios de ligação e que a energia liberada no resistor é utilizada integralmente para aquecer a água, determine: (calor específico da água c=1cal/goC;1,0J=0,24cal).

a) a resistência interna da bateria

b) a ddp nos terminais da bateria

c) a potência útil e a eficiência do gerador

d) a energia absorvida pela água durante os 10 minutos que sucedem a ligação de S.

e) a variação de temperatura da água 10 minutos após S ser ligada

R:

a) chave fechada  —  R~eq~=r + 3,5  —  i=3 A  —  U= ε=12V  —  R~eq~=U/i  —  r + 3,5=12/3  — r=0,5Ω

b) equação do gerador (bateria)  —  U=E – r.i  —  U=12 – 0,5.3  —  U=10,5V

c) P~útil~=U.i=10,5.3  —  P~útil~=31,5W  — η=U/ ε=10,5/12  —  η=0,875  —  η=87,5%

d) potência liberada (dissipada) pelo resistor  —  P~d~=R.i2=3,5.(3)2 —  P~d~=31,5W  —  energia dissipada na água em Δt=10min=10.60  — Δ t=600s  —  W=P~d~.Δt=31,5.600  — W=18.900J

e) como 1J=0,24cal  —  W=18.900.x0,24  —  W=Q=4.356cal  —  Q=m.c.Δθ  —  4.356=240.1. Δθ  —  Δθ=18,15oC

Espero que tenham consegido!

Até mais, galera!

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