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Eletricidade — Eletrodinâmica — Efeito Joule em fusíveis e disjuntores

Em qualquer circuito elétrico, como nas instalações residenciais e prediais, faz-se necessário que sejam instalados dispositivos que limitem a corrente elétrica que os percorre com o fim de evitar danos aos circuitos. Podem ser Fusíveis ou Disjuntores Térmicos, que abrem o circuito quando a corrente elétrica ultrapassa um dado valor limitado por estes dispositivos.

Fotografia de um fusível de vidro cilíndrico, identificado como “Fusível”, e de um disjuntor térmico, identificado como “Disjuntor Térmico”.

Fonte: http://www.brasilescola.com/fisica/fusiveis.htm

O funcionamento destes dispositivos está baseado na(o):

A)Lei de Coulomb

B)Princípio da Inércia

C)Efeito Joule

D)Lei de Ohm

E)Efeito Fotoelétrico

Gabarito oficial — Unifor 2013.2 (Tecnológico)

Resolução

Quando a corrente ultrapassa o valor limite, o aquecimento do condutor passa a ser grande demais. A potência dissipada em um resistor é:

\[P=R\,i^2\]

No fusível, o filamento aquece até se fundir e abre o circuito; no disjuntor térmico, uma lâmina bimetálica se aquece, dilata-se e desarma o dispositivo. Nos dois casos, o princípio é a transformação de energia elétrica em calor, o efeito Joule.

A lei de Ohm relaciona tensão, corrente e resistência, mas não explica o aquecimento que aciona a proteção.

Q10

Mecânica — Hidrostática — Empuxo e tensão em objeto mergulhado

Um professor de Física, em uma aula experimental sobre densimetria, faz o seguinte experimento: mergulha totalmente um objeto de chumbo ($m_{\mathrm{Pb}}=5{,}5\ \mathrm{kg}$ e $d_{\mathrm{Pb}}=11{,}0\ \mathrm{g/cm^3}$), preso a um arame de massa desprezível, em um recipiente contendo água ($d_{\text{água}}=1{,}0\ \mathrm{g/cm^3}$), conforme figura abaixo. Sabendo que o objeto está em equilíbrio, qual o valor da tensão no arame, em newtons? (Considere a aceleração da gravidade como sendo 10 m/s².)

Objeto de chumbo totalmente mergulhado em água em um recipiente cilíndrico, preso por um arame fino que desce do teto.

A)30

B)40

C)50

D)60

E)70

Gabarito oficial — Unifor 2013.2 (Tecnológico)

Resolução

Volume do objeto, a partir da massa e da densidade:

\[V=\frac{m}{d}=\frac{5500\ \mathrm g}{11{,}0\ \mathrm{g/cm^3}}=500\ \mathrm{cm^3}=5{,}0\cdot10^{-4}\ \mathrm{m^3}\]

Empuxo da água (objeto totalmente imerso):

\[E=d_{\text{água}}\,V\,g=1000\cdot5{,}0\cdot10^{-4}\cdot10=5{,}0\ \mathrm N\]

Equilíbrio: a tensão e o empuxo sustentam o peso, $P=mg=55\ \mathrm N$.

\[T+E=P\;\Rightarrow\;T=55-5{,}0=50\ \mathrm N\]