Exercício 7 - Circuitos elétricos e eletromagnetismo · Exame Nacional Física e Química A 1.ª fase 2022

Tema: Circuitos elétricos e eletromagnetismo · Do exame 1.ª fase (2022)

Enunciado

7. Com o objetivo de determinar as características de uma pilha, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por uma pilha, uma resistência variável e um interruptor. Foram também instalados dois aparelhos de medida (um voltímetro e um amperímetro), tal como se esquematiza na Figura 7.

7.1.

O voltímetro é o aparelho de medida representado por

()

7.2.

A força eletromotriz da pilha pode ser determinada antes da montagem do circuito, através de uma única medição direta.

Descreva esse procedimento e explique o seu fundamento.

7.3.

Na tabela seguinte, estão registados os valores da diferença de potencial, UU, e da corrente elétrica, II, medidos para cada valor de resistência elétrica introduzida no circuito.

Ensaios · 1.º · 2.º · 3.º · 4.º · 5.º · 6.º

U/VU / \text{V} · 8,41 · 8,05 · 7,58 · 6,01 · 6,31 · 5,70

I/AI / \text{A} · 0,10 · 0,21 · 0,32 · 0,38 · 0,61 · 0,74

Ao traçar o gráfico de UU, em função de II, os alunos perceberam que um dos pares de valores experimentais não acompanhava a tendência linear dos restantes. Na determinação das características da pilha, decidiram eliminar esse par de valores.

Apresente as características da pilha, com dois algarismos significativos.

Na resposta:

– identifique o par de valores experimentais que os alunos eliminaram;

– apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico de UU, em função de II (para os cinco ensaios considerados).

Enunciado: Exercício 7 - Circuitos elétricos e eletromagnetismo · Exame Nacional Física e Química A 1.ª fase 2022

Resolução

Segundo os critérios oficiais de classificação

7.1. O voltímetro é o aparelho de medida representado por

Resposta: (A) X e está instalado em paralelo com a pilha.

7.2. Descreva esse procedimento e explique o seu fundamento.

Resposta: Ligar o voltímetro diretamente aos terminais da pilha. A resistência interna do voltímetro é muito elevada comparada com a resistência interna da pilha; logo, a corrente elétrica que atravessa o circuito é praticamente nula (I≃0 AI \simeq 0\text{ A}), pelo que U≃εU \simeq \varepsilon.

7.3. Identifique o par de valores experimentais que os alunos eliminaram

Resposta: 4.º ensaio / (6,01 V; 0,38 A)

7.3. Apresente a equação da reta de ajuste ao gráfico de U, em função de I (para os cinco ensaios considerados)

Resposta: U=−4,3 I+8,9U = -4{,}3\,I + 8{,}9 (V)

7.3. Força eletromotriz da pilha

Resposta: 8,98{,}9 V

7.3. Resistência interna da pilha

Resposta: 4,34{,}3 Ω

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