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ELETRODIINÂMICA

Potência Elétrica

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FERA, a habilidade 5 da competência 2

Trata sobre eletrodinâmica básica.

Conteúdo certo para a prova do ENEM,

Também é assunto cobrado em muitos vestibulares.

Nas questões de hoje, potência elétrica.

Algumas aplicações: chuveiros elétricos e disjuntores.

Bons estudos.

Vamos juntos, FERA.

ESSE é SEU ano!

#LembreQueVocêPode

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POTÊNCIA ELÉTRICA:

Quando um resistor é atravessado por corrente elétrica, parte da

energia elétrica é convertida em calor no resistor, a taxa que mede a

rapidez com que ocorre essa transformação é denominada de potência

elétrica. Matematicamente temos:

Podemos ainda relacionar potência elétrica, intensidade de

corrente elétrica, tensão elétrica e resistência elétrica como segue:

CANTANDO PARA LEMBRAR

Eu vou lembrar tudinho

Pois com o IVYS é bem mais fácil (repete)

A potência se tem

Por ddp vezes i

R vezes i2 ou

U2 sobre R

tEPotm /

LEMBRE - SE

POT é DIRETAMENTE proporcional à RESISTÊNCIA se “i” é constante;

POT é INVERSAMENTE proporcional à RESISTÊNCIA se “U” é constante;

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ALGUMAS APLICAÇÕES:

► CHUVEIRO ELÉTRICO:

► FUSÍVEIS:

fusível é um dispositivo de proteção contra

sobrecorrente em circuitos. Consiste de um

filamento ou lâmina de um metal ou liga metálica

de baixo ponto de fusão que se intercala em um

ponto determinado de uma instalação elétrica para

que se funda, por efeito Joule, quando a

intensidade de corrente elétrica superar, devido a

um curto-circuito ou sobrecarga, um determinado

valor que poderia danificar a integridade dos

condutores com o risco de incêndio ou destruição de

outros elementos do circuito.

POT é INVERSAMENTE proporcional à RESISTÊNCIA:

MAIS quente MENOR R MENOS quente MAIOR R

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► DISJUNTORES:

Disjuntor é um dispositivo eletromecânico que permite proteger uma determinada instalação elétrica contra sobre-intensidades (curto

circuitos ou sobrecargas). Sua principal característica é a capacidade de poder

ser rearmado manualmente quando estes tipos de

defeitos ocorrem, diferindo do fusível, que tem a mesma função, mas que fica inutilizado depois de proteger a instalação. Assim, o disjuntor interrompe

a corrente em uma instalação elétrica antes que os efeitos térmicos e mecânicos desta corrente

possam se tornar perigosos às próprias instalações. Por esse motivo, ele serve tanto como dispositivo de manobra como de proteção de circuitos

elétricos.

LEMBRE - SE

Quando apenas um limitador protege vários

aparelhos simultaneamente (E):

alno

valor

U

Pi

min

Quando um limitador protege um aparelho que tem

várias opções de potência elétrica(OU):

alno

valor

U

Pi máxima

min

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EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO

EXEMPLO 01 (ENEM)

Questão 09 revisão KB >> https://goo.gl/p8gsOM <<

Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a

resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma

corrente muito elevada.

O superaquecimento da fiação, devido a esse

aumento da corrente elétrica, pode ocasionar

incêndios, que seriam evitados instalando-se

fusíveis e disjuntores que interrompem essa

corrente, quando a mesma atinge um valor acima

do especificado nesses dispositivos de proteção.

Suponha que um chuveiro instalado em uma rede

elétrica de 110V, em uma residência, possua três

posições de regulagem da temperatura da água. Na

posição verão utiliza 2100W, na posição primavera, 2400W, e na posição

inverno, 3200W. GREF, Física 3: Eletromagnetismos. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado)

Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de

regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o

valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado?

a) 40A b) 30A

c) 25A d) 23A e) 20A

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EXEMPLO 02 (ENEM)

Questão 10 revisão KB >> https://goo.gl/p8gsOM <<

Todo carro possui uma caixa de fusíveis,

que são utilizados para proteção dos

circuitos elétricos. Os fusíveis são

constituídos de um material de baixo

ponto de fusão, como o estanho, por

exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do

que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de

fusíveis e os valores de corrente por eles suportados.

Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55W de potência que opera

com 36V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada

um, mas, após um mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em

paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação

suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para a

proteção desse novo circuito é o:

a) azul. b) preto.

c) laranja. d) amarelo. e) vermelho.

EXEMPLO 03 (AppProva)

App Prova – Resolução questão 01 >> https://goo.gl/1Z2ZgA <<

O chuveiro da casa de Dr. Pardal parou de esquentar. Desmontando o

chuveiro, ele percebeu que o problema era a resistência que, devido à

corrosão estava interrompida num certo ponto. Após retirar o pedaço oxidado,

ele soldou as pontas soltas, restabelecendo a integridade da resistência.

Sabendo que o pedaço retirado correspondia a aproximadamente 20% do

comprimento total da resistência, podemos calcular que a potência do

chuveiro:

a) não mudou. b) diminuiu 20%.

c) aumentou 20%. d) diminuiu 25%. e) aumentou 25%.

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P 01. (MACK SP) Em uma certa residência, existe um chuveiro elétrico (A) de

indicação nominal (4400W / 6600W – 220V).

Esse chuveiro possui uma chave reguladora que possibilita dispor-se de água

morna na posição Verão e de água mais quente na posição Inverno.

Entretanto, existe também um outro chuveiro (B), de mesma finalidade, que

possui a inscrição nominal (4400W / 6600W – 110V). Comparando-se o

consumo de energia elétrica dos dois chuveiros, para dois banhos idênticos,

concluímos que:

a) o chuveiro A consome o dobro da energia elétrica consumida pelo chuveiro B.

b) o chuveiro B consome o dobro da energia elétrica consumida pelo chuveiro A.

c) o chuveiro A consome uma vez e meia a energia elétrica consumida pelo chuveiro B.

d) o chuveiro B consome uma vez e meia a energia elétrica consumida pelo chuveiro A.

e) os dois chuveiros consomem a mesma quantidade de energia.

P 02. (UFSCar SP)

Por recomendação de um eletricista, o proprietário substituiu a instalação

elétrica de sua casa, e o chuveiro, que estava ligado em 110V, foi trocado

por outro chuveiro de mesma potência, ligado em 220V. A vantagem dessa

substituição está

a) no maior aquecimento da água que esse outro chuveiro vai proporcionar.

b) no menor consumo de eletricidade desse outro chuveiro.

c) na dispensa do uso de disjuntor para o circuito desse outro chuveiro.

d) no barateamento da fiação do circuito desse outro chuveiro, que pode ser

mais fina.

e) no menor volume de água de que esse outro chuveiro vai necessitar.

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P 03. (ITA SP)

Pedro mudou-se da cidade de São José dos Campos para São Paulo, levando

consigo um aquecedor elétrico. O que deverá ele fazer para manter a mesma

potência de seu aquecedor elétrico, sabendo-se que a ddp na rede em São

José dos Campos é de 220V, enquanto em São Paulo é de 110V? Deve

substituir a resistência do aquecedor por outra:

a) quatro vezes menor. b) quatro vezes maior.

c) oito vezes maior. d) oito vezes menor. e) duas vezes menor.

P 04. (ENEM)

Em um manual de um chuveiro

elétrico são encontradas

informações sobre algumas

características técnicas, ilustradas

no quadro, como a tensão de

alimentação, a potência

dissipada, o dimensionamento do

disjuntor ou fusível, e a área da

seção transversal dos condutores utilizados.

Uma pessoa adquiriu um chuveiro do modelo A e, ao ler o manual l, verificou

que precisava ligá-lo a um disjuntor de 50 amperes. No entanto, intrigou-se

com o fato de que o disjuntor a ser utilizado para uma correta instalação de

um chuveiro do modelo B devia possuir amperagem 40% menor.

Considerando-se os chuveiros de modelos A e B, funcionando à mesma

potência de 4400 W, a razão entre as suas respectivas resistências

elétricas, RA e RB, que justifica a diferença de dimensionamento dos

disjuntores, é mais próxima de:

a) 0,3 b) 0,6

c) 0,8 d) 1,7 e) 3,0

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P 05. ( )

O proprietário de uma cantina verificou que os alimentos colocados no

interior de uma estufa elétrica eram aquecidos em demasia. Para diminuir a

temperatura dessa estufa, ele poderá fazer várias modificações na

resistência de seu resistor. Entre as opções seguintes assinale aquela que o

levará a obter o resultado desejado:

a) cortar um pedaço do fio que constitui o resistor.

b) substituir o resistor por outro de menor resistência.

c) substituir o resistor por outro de maior resistência.

d) substituir o fio do resistor por um de mesmo comprimento e mesma seção

transversal, mas menor resistividade.

e) substituir o fio do resistor por outro de mesmo material e mesmo

comprimento, mas de maior seção transversal.

P 06. (PUC RS)

Se a resistência elétrica de um chuveiro é reduzida à metade, mantendo-se

constante a vazão, a temperatura da água:

a) aumenta, porque aumenta a corrente.

b) aumenta, porque diminui a corrente.

c) diminui, porque diminui a corrente.

d) permanece a mesma, por que a potência não foi alterada.

e) permanece a mesma, porque a tensão não foi alterada.

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P 07. (UPE)

A foto mostra uma resistência típica de um

chuveiro elétrico que tem as modalidades

“MORNA”, “QUENTE” e “SUPERQUENTE”.

Os pontos de ligação à tensão de 220 volts,

correspondentes a essas três opções, são, respectivamente:

a) AB, AC, BC; b) AC, AB. BC;

c) BC, AC, AB; d) AC, BC, AB; e) AB, BC, AC.

P 08. ( )

Geralmente, quando estamos no inverno, gostamos de tomar banhos mais

quentes. Em sua casa você dispõe de um chuveiro elétrico com regulagem

para aumentar ou diminuir a temperatura de aquecimento da água de seu

banho. Suponha que o seu chuveiro esteja ligado à rede elétrica de 220 V.

Ao colocar a chave de regulagem do seu chuveiro na posição, inverno, onde

a água sairá mais quente, podemos afirmar que a resistência elétrica interna

do chuveiro:

a) diminui, e com isto a corrente elétrica que passa pelo mesmo diminuirá,

aumentando assim a dissipação de energia por efeito Joule, aquecendo mais

a água.

b) aumenta, e com isto a corrente elétrica que passa pelo mesmo

aumentará, aumentando assim a dissipação de energia por efeito Joule,

aquecendo mais a água.

c) diminui, e com isto a corrente elétrica que passa pelo mesmo aumentará,

aumentando assim a dissipação de energia por efeito Joule, aquecendo mais

a água.

d) aumenta, e com isto a corrente elétrica que passa pelo mesmo

aumentará, diminuindo assim a dissipação de energia por efeito Joule,

aquecendo mais a água.

e) diminui, e com isto a corrente elétrica que passa pelo mesmo aumentará,

diminuindo assim a dissipação de energia por efeito Joule, aquecendo mais a

água.

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P 09. (PUC SP)

A instalação elétrica de uma residência cujo valor de tensão elétrica é 120 V

está protegida por um disjuntor de 30 A. A função do disjuntor é:

a) impedir a passagem de correntes elétricas acima de 30A na instalação

elétrica da residência.

b) regular a tensão elétrica da residência para valores em torno de 120V.

c) aumentar o valor da tensão elétrica para que se possam utilizar aparelhos

elétricos em 220V.

d) transformar os valores das potências elétricas dos aparelhos

eletrodomésticos em valores compatíveis com a instalação elétrica.

e) diminuir os valores da resistência elétrica dos aparelhos elétricos

utilizados na residência.

P 10. ( )

Um jovem casal instalou em sua casa uma ducha elétrica moderna de

7700W/220V. No entanto, os jovens verificaram, desiludidos, que toda vez

que ligavam a ducha na potência máxima, desarmava-se o disjuntor.

Pretendiam até recolocar no lugar o velho chuveiro de 3300W/220V, que

nunca falhou. Felizmente, um amigo Físico os socorreu. Substituiu os

condutores e o velho disjuntor por outro, de maneira que a ducha

funcionasse normalmente. Assinale a única alternativa que descreve

corretamente o procedimento do amigo.

a) substituiu o velho disjuntor de 30A por um novo, de 20A.

b) substituiu o velho disjuntor de 20A por um novo, de 40A.

c) substituiu o velho disjuntor de 10A por um novo, de 40A.

d) substituiu o velho disjuntor de 20A por um novo, de 30A.

e) substituiu o velho disjuntor de 40A por um novo, de 20A.

G A B A R I T O

01 E 02 D 03 A 04 A 05 C 06 A

07 D 08 C 09 A 10 B