A figura abaixo representa uma aplicação de qual efeito da corrente elétrica

Resolva esta lista de exercícios para testar os seus conhecimentos sobre o processo de dissipação de calor por meio do efeito Joule.

Índice Show

Fórmula da corrente elétrica
Sentido convencional e sentido real da corrente elétrica
Efeitos da corrente elétrica
Corrente elétrica e potência elétrica
Condutores e isolantes
Exercícios resolvidos sobre corrente elétrica

Questão 1

Assinale a alternativa que apresenta exclusivamente aparelhos cuja principal função só é possível graças ao efeito Joule.

a) Ventilador, secador de cabelo, batedeira.

b) Ferro de passar, churrasqueira elétrica, chuveiro.

c) Forno elétrico, chapinha, liquidificador.

d) Torradeira, panela elétrica, micro-ondas.

Questão 2

Complete corretamente as lacunas da frase a seguir e, em seguida, assinale a alternativa correspondente a essas palavras.

O efeito Joule é um fenômeno _______ no qual a passagem de _______ através de algum meio físico resulta em seu aquecimento. Esse aquecimento surge em razão das diversas colisões que ocorrem entre os _______ e os _________ que constituem a estrutura cristalina do material.

Preenchem corretamente as lacunas:

a) físico; calor; prótons; nêutrons.

b) físico; corrente elétrica; colisões; elétrons; átomos.

c) físico; corrente elétrica; prótons; nêutrons.

d) químico; corrente elétrica; colisões; elétrons; átomos.

e) químico; corrente elétrica; prótons; nêutrons.

Questão 3

Um fio condutor de resistência elétrica igual a 0,05 Ω é atravessado por uma corrente elétrica de 0,5 A durante um intervalo de tempo de 10 s. Calcule qual foi a quantidade de calor dissipado por esse fio nesse intervalo de tempo.

a) 0,125 J

b) 0,5 J

c) 0,750 J

d) 1,250 J

e) 12,5 J

Questão 4

Em um fio condutor de resistência elétrica R, é estabelecida uma corrente elétrica i, durante um intervalo de tempo t, de modo que esse fio dissipe uma quantidade de calor Q. Dobrando-se o módulo da corrente elétrica i, a nova quantidade de calor dissipada será igual a:

a) Q/2

b) 4Q

c) 3Q

d) 3Q/2

Resposta - Questão 1

Letra B. Os aparelhos cuja função principal baseia-se na aplicação do efeito Joule são aqueles em que ocorre conversão de energia elétrica em energia térmica. Dentre os aparelhos, operam de acordo com o efeito Joule o secador de cabelo, ferro de passar, churrasqueira elétrica, chuveiro, forno elétrico, chapinha, torradeira e panela elétrica. O micro-ondas, apesar de ser usado para aquecer alimentos, funciona por meio de outro fenômeno, resultado da interação entre ondas eletromagnéticas e moléculas de água.

Resposta - Questão 2

Letra B. Confira a frase completa:

O efeito Joule é um fenômeno físico no qual a passagem de corrente elétrica através de algum meio resulta em seu aquecimento. Esse aquecimento surge em razão das diversas colisões que ocorrem entre os elétrons e os átomos que constituem a estrutura cristalina do material.

Resposta - Questão 3

Letra A. Com base nos dados e na fórmula usada para calcular o calor dissipado em decorrência do efeito Joule, faremos o seguinte cálculo:

Por meio do cálculo, determinamos que a quantidade de calor dissipado é igual a 0,125 J, portanto a alternativa correta é a letra A.

Resposta - Questão 4

Letra B. Uma vez que a fórmula usada para determinar a quantidade de calor dissipado em decorrência do efeito Joule é proporcional ao quadrado da corrente elétrica, dobrando-se esse parâmetro, a quantidade de calor dissipada será quatro vezes maior.

Efeito Joule

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Lista de exercícios com resposta sobre corrente elétrica, retirados das provas dos principais vestibulares.
Ler artigo Corrente Elétrica.

Corrente elétrica é o movimento ordenado entre as cargas elétricas presentes em um condutor metálico. Essa organização de movimento acontece quando se cria um campo elétrico dentro desse condutor, fazendo com que seus elétrons livres desenvolvam um movimento ordenado. Esse termo, corrente elétrica, é originado de uma antiga concepção sobre a eletricidade ser um fluido capaz de se canalizar por condutores.

Sentido da corrente elétrica

Sentido Real: ocorre nos condutores sólidos, é o movimento dos elétrons e acontece do polo negativo para o polo positivo.

Sentido convencional: é o sentido da corrente elétrica que corresponde ao sentido do campo elétrico no interior do condutor, que vai do polo positivo para o negativo.

OBS: O sentido convencional é sempre usado para análise da corrente elétrica.

Intensidade da Corrente

É calculada através da representação matemática:

Onde: i = intensidade da corrente Q = carga elétrica Δt = variação do tempo Sua unidade no Sistema Internacional de Unidades é o Ampère (A)

Tipos de corrente elétrica

Alternada – É o tipo de corrente fornecida por usinas hidrelétricas, cuja intensidade e sentido variam periodicamente, usada em residências.

Contínua – É aquela que mantém seu sentido constante, como, por exemplo, as correntes estabelecidas por baterias de carros e pilhas.

Efeitos da corrente elétrica

Efeito Térmico ou Joule – Quando um condutor aquece em razão da colisão entre elétrons livres e átomos.

Efeito Luminoso – Quando há transformação direta de energia elétrica para energia luminosa.

Efeito Magnético – Quando é criado um campo magnético próximo à região do condutor percorrido pela corrente elétrica.

Efeito Químico - Quando ocorre eletrólise.

Por Talita A. Anjos Graduada em Física

Equipe Brasil Escola

Publicado por Talita Alves dos Anjos

Corrente elétrica é o fenômeno físico em que os portadores de carga elétrica, como elétrons, são conduzidos pelo interior de algum material em razão da aplicação de uma diferença de potencial elétrico. A capacidade de condução elétrica dos materiais depende diretamente da intensidade do potencial elétrico que lhes é aplicado, bem como da sua natureza: enquanto os materiais condutores são facilmente percorridos por correntes elétricas, materiais isolantes oferecem grande resistência a elas.

A corrente elétrica é uma grandeza escalar. Sua unidade de medida, segundo o Sistema Internacional de Unidades, é o ampère (A). Essa unidade mede o módulo da carga elétrica que atravessa a secção transversal de um condutor a cada segundo e, por isso, também pode ser escrita como coulombs por segundo (C/s).

O aparelho acima, chamado de filtro de linha, serve para distribuir a corrente elétrica.

Veja também: Aprenda a fazer conversões de unidades

Fórmula da corrente elétrica

A corrente elétrica é definida pela razão entre o módulo da carga elétrica que passou através do condutor e o intervalo de tempo em que essa corrente elétrica foi mantida. Confira a fórmula da corrente elétrica a seguir:

i – corrente elétrica (A)

ΔQ – carga elétrica (C)

Δt – intervalo de tempo (s)

É possível relacionar a corrente elétrica com o número de elétrons que atravessam um corpo condutor durante um determinado intervalo de tempo. Observe:

n – número de elétrons

e – carga elétrica fundamental (e = 1,6.10-19 C)

Sentido convencional e sentido real da corrente elétrica

A corrente elétrica em condutores ocorre pela movimentação de elétrons. Estes, por sua vez, apresentam cargas de sinal negativo, por esse motivo, quando conduzidos, sempre caminham em direção ao potencial elétrico positivo (mais alto). Esse sentido de corrente elétrica é conhecido como sentido real.

Por questões de simplificação, adota-se o sentido convencional da corrente elétrica. De acordo com o sentido convencional, atribuímos à carga dos elétrons o sinal positivo, desse modo, os elétrons devem sempre se mover em direção ao polo negativo (mais baixo).

Raios são gerados por correntes elétricas intensas que tanto podem descer como subir do solo.

O motivo de se utilizar essa convenção é intuitivo: quando os elétrons movem-se no interior dos condutores, seu potencial elétrico deve cair, uma vez que, em virtude das frequentes colisões com os átomos, eles dissipam parte de sua energia durante sua condução.

Resumindo:

O movimento dos elétrons ocorre da seguinte forma:

Sentido real: menor potencial → maior potencial
Sentido convencional: maior potencial → menor potencial

Veja também: Fatos curiosos sobre os raios

Existem dois tipos de corrente elétrica: corrente direta e corrente alternada. A corrente direta é aquela na qual os elétrons movem-se em um único sentido. Esse tipo de corrente é comum em dispositivos que utilizam baixas tensões, como eletrônicos em geral.

A corrente alternada é caracterizada pelo movimento oscilatório dos elétrons. Nesse tipo de corrente, uma rápida inversão de polaridade do potencial elétrico faz com que os elétrons movam-se em vai e vem em torno de uma posição fixa. A corrente elétrica alternada é utilizada principalmente em motores elétricos e na transmissão de eletricidade: a corrente elétrica que chega às nossas residências, disponibilizada nas tomadas, é uma corrente elétrica alternada.

A transmissão de eletricidade é feita em corrente alternada por efeito da vantagem que esse tipo de corrente apresenta em relação à corrente direta. Em razão do menor caminho percorrido pelos elétrons, as perdas por efeito Joule são menores quando se utiliza a corrente alternada.

Leia também: Qual é a velocidade da corrente elétrica?

Efeitos da corrente elétrica

A passagem da corrente elétrica pode causar diversos efeitos diferentes de acordo com o meio que a conduz. Confira alguns dos efeitos mais comuns:

Efeito térmico: Quando a corrente elétrica encontra alguma resistência a sua passagem, ocasiona aquecimento, em razão do efeito Joule.
Efeito magnético: Condutores atravessados por uma corrente elétrica produzem campos magnéticos, como no caso das bobinas usadas em ímãs artificiais.
Efeito luminoso: Quando algum condutor sofre grandes aquecimentos, é possível que passe a emitir luz visível, como no caso das lâmpadas incandescentes.

Corrente elétrica e potência elétrica

A partir da intensidade da corrente elétrica e da resistência elétrica de algum material, é possível calcular a quantidade de calor que é dissipada em razão do efeito Joule. Confira as fórmulas que são usadas para o cálculo da potência dissipada:

P – potência elétrica (W)

R – resistência elétrica (Ω)

i – corrente elétrica (A)

U – tensão elétrica (V)

Veja também: O que é resistividade elétrica?

Condutores e isolantes

Materiais que são bons condutores, tais como os metais de transição (cobre, prata, ouro, platina, por exemplo), apresentam um grande número de elétrons que são fracamente atraídos pelos seus núcleos atômicos. Essa propriedade possibilita que esses elétrons movam-se no interior dos metais com relativa facilidade, podendo ser conduzidos apenas pela aplicação de uma pequena diferença de potencial.

Os materiais isolantes oferecem uma grande resistência à passagem de corrente elétrica, principalmente pelo baixo número de elétrons livres disponíveis para a condução. Para que se formem correntes elétricas nesse tipo de materiais, é necessário que se apliquem potenciais elétricos de altíssimas intensidades, até que o meio passe a se comportar como um condutor. Nesse caso, dizemos que ocorreu uma ruptura dielétrica.

Veja também: O que são condutores e isolantes?

Exercícios resolvidos sobre corrente elétrica

Questão 1) Determine a intensidade de corrente elétrica que percorre um fio condutor sabendo que, durante um intervalo de tempo de 2,0 s, esse condutor foi atravessado por um total de 4,0.1020 elétrons.

a) 1,6 A

b) 3,2 A

c) 16 A

d) 32 A

e) 20 A

Gabarito: Letra D

Resolução:

Para resolvermos esse exercício, faremos uso da fórmula da corrente elétrica quantizada.

De acordo com o cálculo realizado, a corrente elétrica no fio tem intensidade de 32 A.

Questão 2) De acordo com o sentido convencional da corrente elétrica, podemos dizer que:

a) os elétrons só se movem devido à agitação térmica.

b) os elétrons movem-se do potencial mais baixo para o mais alto.

c) os elétrons movem-se do potencial mais alto para o mais baixo.

d) os elétrons movem-se em movimentos oscilatórios de vai e vem.

e) os elétrons permanecem nas proximidades dos núcleos atômicos.

Gabarito: Letra C

Resolução:

De acordo com o sentido convencional da corrente elétrica, os elétrons movem-se a partir do potencial elétrico mais alto em direção ao potencial elétrico mais baixo. Portanto, a alternativa correta é a letra C.

Questão 3) Calcule o módulo de carga elétrica que atravessa um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica de 3,0 A durante um intervalo de tempo de 2,0 s.

a) 3,0 C

b) 6,0 C

c) 1,5 C

d) 0,5 C

e) 2,0 C

Gabarito: Letra B

Resolução:

Para calcularmos o módulo da carga elétrica, é necessário utilizarmos a fórmula de corrente elétrica. Observe:

De acordo com o cálculo e com os dados do exercício, durante o intervalo de tempo de 2,0 s, uma carga elétrica de 6,0 C atravessou o fio condutor.