Moyses - Curso de Física Básica, Electromagnetismo , Problema Resolvido 6.8


6.8) Quando uma bateria de fem igual a $1,5V$ fornece uma corrente de $1A$ a uma resistência $R$, a tenção medida entre seus terminais caem para $1,4V$. (a) Qual é o valor de $R$? (b) qual é a resistência interna da bateria? (c) qual é a taxa de conversão de energia química em energia elétrica da bateria, por unidade de tempo, nessas condições? (d) qual é a potência convertida em calor na resistência? (e) qual é a perda de potência na bateria?

(a) temos que $V_{ab}=Ri$ logo $$R=\frac{V_{ab}}{i}\ \ \ \ (1)$$ (b) A integral do potencial ao longo do circuito fechado é nula e dada por $$\varepsilon-ri-Ri=0$$ explicitando $r$ obtemos $$r=\frac{\varepsilon}{i}-R$$ substituindo (1) na equação obtemos $$r=\frac{\varepsilon}{i}-\frac{V_{ab}}{i}.\ \ \ \ (2)$$ (c) A potência P_b da bateria é dada por $P_b=Vi$ logo $$P_b=\varepsilon i\ \ \ \ (3)$$ (d) A potência $P_R$ dissipada pelo resistor $R$ é dada por $P_R=Vi$ sendo $V=Ri$ obtemos $$P_R=Ri^2.$$ Substituindo (1) obtemos $$P_R=V_{ab}i\ \ \ \ (4)$$ (e) A perda de potência na bateria é dada pela energia dissipada pela resistência interna $r$, ou seja, $P_r=Vi$ sendo o potencial $V=ri$ $$P_r=ri^2.$$ Substituindo (2) obtemos $$P_r=\varepsilon i-V_{ab}i.\ \ \ \ \ (5)$$ As equações (1), (2), (3), (4) e (5) nos dão as respostas do problema $$\begin{array}{lllll} (a)&R=\frac{V_{ab}}{i}\\ (b)&r=\frac{\varepsilon}{i}-\frac{V_{ab}}{i}\\ (c)&P_b=\varepsilon i\\ (d)&P_R=V_{ab}i\\ (e)&P_r=\varepsilon i-V_{ab}i\\ \end{array}$$ Substituindo os valores do problema obtemos $$\begin{array}{lllll} (a)&R=1,4\Omega \\ (b)&r=0,1\Omega \\ (c)&P_b=1,5W\\ (d)&P_R=1,4W\\ (e)&P_r=0,1W\\ \end{array}$$

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