Potência e energia

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Potência e energia

  1. 1. 45 POTÊNCIA DISSIPADA Como visto, resistores transformam energia elétrica em energia térmica. A energia térmica transformada por unidade de tempo é denominada potência dissipada (no sentido de consumir) pelo resistor. No entanto agora se pode calcula a potência correspondente a cada tipo de resistor ôhmico quando percorrido por uma corrente elétrica. P = i.U P = R.i P = U2 R 2 A unidade de potência dissipada no SI é o watt representado pela letra W. A transformação de energia elétrica em energia térmica dá-se o nome de efeito Joule. É graças a esse efeito que você pode tomar banho quente, passar sua roupa, fazer misto quente em chapas elétricas, esquentar comida em fornos elétricos e etc. ENERGIA A quantidade de energia elétrica consumida no resistor, durante certo intervalo de tempo vale: E = P.∆t ∆ A unidade de energia no SI é o Joule representado pela letra J. Uma unidade muito utilizada é o quilowatt-hora (kWh). Um kWh é a quantidade de energia com potência de 1 kW, que é transformada no intervalo de 1 h. 6 Relação entre o kWh e o J: 1 kWh = 1000 W . 3600 s = 3,6 . 10 J. 1 kWh = 3,6 . 106 J EXERCÍCIOS 01. Quando uma lâmpada é ligada a uma tensão de 120 V, a corrente que flui pelo filamento da lâmpada vale 1 A. Qual a potência da lâmpada? 02. De acordo com o fabricante, um determinado resistor de 100 Ω pode dissipar, no máximo, potência de 1 W. Qual é a corrente máxima que pode atravessar esse resistor? 03. Calcule a corrente que percorre o filamento de uma lâmpada de 120 V e 60 W. 04. Em um resistor, de resistência igual a 10 Ω passa uma corrente com intensidade de 2 A. Calcule a potência dissipada no resistor. 05. Um tostador elétrico de 590 W, um relógio de 4 W, um rádio de 6 W e uma dúzia de lâmpadas de 60 W cada um são alimentados simultaneamente por uma rede elétrica com tensão de 220 V. A potência total dissipada em watts e a corrente, em ampères, que circula na rede, são, respectivamente: a) 1230 e 7 b) 1230 e 6 c) 1320 e 7 d) 1320 e 6 06. (PUC-SP) O que consome mais energia elétrica: um banho de 30 minutos em um chuveiro elétrico de potência 5 000 W ou uma lâmpada de 60 W que permanece ligada durante 24 horas? Justifique. 07. (UFR-RJ) Um chuveiro, quando ligado a uma diferença de potencial constante de 110 V, desenvolve uma potência de 2200 W. Esse chuveiro fica ligado nessa ddp todos os dias durante apenas 10 minutos. Nesse caso, responda: a) Qual a energia, em joules, consumida por esse chuveiro durante 10 minutos? b) Se 1 kWh custa RS 0,60 (sessenta centavos), qual a despesa em reais com esse chuveiro durante um mês (trinta dias)? Prof. Thiago Miranda o-mundo-dao-mundo-da-fisica.blogspot.com
  2. 2. 46 08. (UFPE) Um raio é produzido a partir de um ponto da atmosfera que está num potencial de 18 MV (M: mega 6 = 10 ) em relação à Terra. A intensidade de descarga é de 200 kA e tem duração de 1 ms. Por outro lado, o consumo médio da residência do Porf. Pardal em um mês é de 125 kWh. Se a energia liberada por um raio, como o descrito acima, pudesse ser armazenada de forma útil, quantas residências iguais à do Prof. Pardal poderiam ser abastecidas no período de um mês? 09. Em um chuveiro vemos escrito: 5400 W – 220 V. Isso significa que, ao ser ligado sob tensão de 220 V, o aparelho consumirá uma potência de 5400 W. Supondo que o chuveiro esteja ligado sob 220 V, calcule, em kWh, a energia consumida em 2,0 horas de funcionamento. 10. (UF-PB) Uma residência, alimentada com uma tensão de 220 V, usa alguns equipamentos elétricos, cuja potência de cada um e o tempo de funcionamento em um mês encontram-se especificados na tabela abaixo: Equipamento Quant. Lâmpada Ferro elétrico Televisor 4 1 1 Tempo (h) 120 30 60 Potência (W) 60 600 120 A energia elétrica consumida em kWh pelos equipamentos vale: a) 42 b) 6 c) 32 d) 54 e) 72 11. O fusível de entrada de uma casa alimentada com tensão de 110 V queima-se se a intensidade da corrente total ultrapassar 20 A. Qual é o número máximo de lâmpadas de 100 W que poderão estar ligadas sem que o fusível se queime? (Supõe-se que nenhum outro aparelho elétrico esteja funcionando). a) 2 b) 5 c) 11 d) 22 e) 60 12. (Fuvest-SP) No medidor de energia elétrica usado na medição do consumo de residências há um disco, visível externamente, que pode girar. Cada rotação completa do disco corresponde a um consumo de energia elétrica de 3,6 Watt-hora. Mantendo-se, em uma residência, apenas um equipamento ligado, observa-se que o disco executa uma volta a cada 40 segundos. Nesse caso, a potência “consumida” por esse equipamento é de, aproximadamente: a) 36 W b) 90 W c) 144 W d) 324 W e) 1000 W 13. Preocupado em economizar energia elétrica em sua residência, um jovem quer determinar qual o consumo relativo à utilização, durante o mês, da máquina de lavar roupa. Percebeu que os ciclos de lavagem duram 30 min e que a máquina é utilizada durante 12 dias no mês (30 dias). Sabendo que o manual do fabricante informa que essa máquina tem potência de 450 W, qual foi o consumo encontrado em kWh? 14. (UEL-PR) A corrente elétrica em um soldador elétrico é 5,0 A, quando submetido a uma diferença de potencial de 110 V. A potência dissipada por esse soldador, em watts, é igual a: 2 2 3 a) 1,1 . 10 b) 2,2 . 10 c) 1,1 . 10 d) 5,5 . 10 e) 2,8 . 10 Prof. Thiago Miranda o-mundo-dao-mundo-da-fisica.blogspot.com
  3. 3. 47 GABARITO 01. P = i . U = 1 . 120 = 120 W 02. 2 P=R.i → 03. P=i.U → 1 = 100 . i → 60 = i . 120 → 2 i = 1 100 2 i = 0,01 = √0,01 = 0,1 A → i = 60 = 0,5 A 120 04. 2 2 P = R . i = 10 . 2 = 10 . 4 = 40 W 05. OPÇÃO D. PTO = 590 W PRe = 4 W PRa = 6 W PLA = 60 W . 12 = 720 W PTotal = PTO + PRe + PRa + PLA PTotal = 590 + 4 + 6 + 720 = 1320 W P = i . U → 1320 = i . 220 i = 1320 = 6 A 220 06. Energia consumida pelo chuveiro (EC): EC = P . ∆t = 5000 . 0,5 = 2500 Wh = 2,5 kWh Energia consumida pela lâmpada (EL): EC = P . ∆t = 60 . 24 = 1440 Wh = 1,44 kWh O chuveiro elétrico consome mais energia que a lâmpada pois a sua potência é maior que a potência da lâmpada. 07. a) ∆t = 10 min = 600 s = 1/6 h 6 E = P . ∆t = 2200 . 600 = 1320000 J = 1,32 . 10 J b) EDia = P . ∆t = 2200 . 1 6 EMês = 30 . EDia = 30 . 2200 . 1 = 11000 Wh = 11 kWh 6 Consumo = 0,60 . 11 = 6,6. Portanto, a despesa com o chuveiro é de R$ 6,60. 08. 6 U = 18 . 10 V 3 i = 200 . 10 A -3 -2 ∆t = 1 . 10 s = 1 . 10 h 3600 Ecasa = 125 kWh 09. U = 220 V P = 5400 W ∆t = 2 h 3 6 3 Praio = i . U = 200 . 10 . 18 . 10 9 Praio = 3600 . 10 W 9 Ncasas = Eraio = 1 . 10 kWh Ecasa 125 kWh -3 Eraio = P . ∆t = 3600 . 10 . 1 . 10 3600 6 Eraio = 1 . 10 Wh 3 Eraio = 1 . 10 kWh 3 Ncasas = 0,008 . 10 = 8 casas. E = P . ∆t = 5400 . 2 E = 10800 Wh E = 10,8 kWh Prof. Thiago Miranda o-mundo-dao-mundo-da-fisica.blogspot.com
  4. 4. 48 10. OPÇÃO D. Equipamento Quant. Tempo (h) Potência (W) Lâmpada 4 120 60 Ferro elétrico 1 30 600 Televisor 1 60 120 Total Energia (kWh) 4 . 120 . 60 = 28,8 1000 1 . 30 . 600 = 18 1000 1 . 60 . 120 = 7,2 1000 54 11. OPÇÃO D. Primeiro devemos calcular a resistência de uma lâmpada e depois calcular a resistência equivalente da associação. 2 2 → R = 121 Ω U = Req . i → 110 = Req . 20 → Req = 5,5 Ω P = U → 100 = 110 R R Como a resistência equivalente é menor que a resistência de uma lâmpada percebemos que estão associadas em paralelo, daí temos: Req = R → 5,5 = 121 → N = 22 lâmpadas N N 12. OPÇÃO D. E = 3,6 Wh ∆t = 40 s = 40 = 1 h 3600 90 P = E = 3,6 = 3,6 . 90 = 324 W 1 ∆t 1 90 13. ∆t = 0,5 . 12 = 6 h P = 450 W E = P . ∆t = 450 . 6 = 2700 Wh = 2,7 kWh 14. OPÇÃO D. i=5A U = 110 V 2 P = i . U = 5 . 110 = 550 W = 5,5 . 10 W Prof. Thiago Miranda o-mundo-dao-mundo-da-fisica.blogspot.com

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