lista 03 potÊncia e energia elÉtrica prof° tonho

PROFESSOR TONHO – FÍSICA – LISTA 03 – POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA

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LISTA 03 – POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA

PROF° TONHO 1. (Ufjf-pism 3) Durante uma viagem, você compra um chuveriro elétrico com especificação na

embalagem de 220 V e 7000 W. Ao chegar em casa, após a instalação, você percebe que

sua rede elétrica fornece apenas 127 V. Em relação ao funcionamento do chuveiro instalado

em se você ligá-lo na potência máxima e em 127 V :

a) o chuveiro irá queimar, e a água sairá fria. b) a água sairá aquecida à mesma temperatura. c) a água sairá aquecida, porém, mais fria. d) a água sairá aquecida, porém, mais quente. e) o chuveiro não irá funcionar, e a água sairá fria. 2. (G1 - utfpr) A passagem da corrente elétrica pode produzir calor. Instalações elétricas mal feitas, uso de materiais de baixa qualidade ou desgaste de materiais antigos podem provocar curto-circuito. Para evitar-se riscos de incêndios, as instalações elétricas devem conter um dispositivo de segurança denominado: a) fusíl. b) resistor. c) estabilizador de tensão. d) disjuntor. e) relógio de luz. 3. (G1 - cftmg) No circuito elétrico das residências, há algumas chaves disjuntoras de segurança que se desligam automaticamente em caso de sobrecarga. Na cozinha de uma casa

pode ocorrer de funcionarem, ao mesmo tempo, uma geladeira de 1.000 W, um forno de

2.100 W, uma lâmpada de 50 W e um liquidificador de 150 W. Se essa casa possui uma

rede elétrica de 110 V, o disjuntor da cozinha deve ser capaz de suportar uma corrente, em

amperes, de, no mínimo, a) 15. b) 30. c) 45. d) 60. 4. (G1 - ifpe) Em Pernambuco, a energia elétrica residencial é distribuída pela Companhia Energética de Pernambuco (CELPE), criada em 10 de fevereiro de 1965, privatizada no ano

2000 e hoje controlada pelo grupo Neoenergia. Ela atende a cerca de 3,2 milhões de

habitantes, em 184 municípios pernambucanos, através de redes de distribuição elétrica,

como mostrado na figura abaixo. As principais grandezas físicas envolvidas em um circuito elétrico são a Tensão Elétrica (medida em volt), a Corrente Elétrica (medida em ampere) e a Resistência Elétrica (medida em ohm).


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Sobre estas grandezas, podemos afirmar que a) o volt expressa a quantidade de energia por unidade de tempo. b) em amperes, mede-se a quantidade de energia por unidade de tempo. c) em ohms, mede-se a quantidade de amperes por unidade de tensão elétrica. d) o volt expressa a quantidade de joules por unidade de carga elétrica. e) o ampere expressa a quantidade de volts por unidade de tempo. 5. (Famerp) A fotografia mostra um lustre que funciona com 21 lâmpadas idênticas, de valores

nominais 40W 120V,− associadas em paralelo.

Ao ser ligado a uma diferença de potencial de 120V e com suas 21 lâmpadas acesas, esse

lustre é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade a) 7,0 A.

b) 3,0 A.

c) 63 A.

d) 21 A.

e) 14 A.

6. (Unesp) Uma bateria de smartphone de 4.000 mA h e 5,0 V pode fornecer uma corrente

elétrica média de 4.000 mA durante uma hora até que se descarregue.

a) Calcule a quantidade de carga elétrica, em coulombs, que essa bateria pode fornecer ao


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circuito. b) Considerando que, em funcionamento contínuo, a bateria desse smartphone se descarregue

em 8,0 horas, calcule a potência média do aparelho, em watts.

7. (Upf) Um sistema elétrico de aquecimento de água (tipo rabo quente) é ligado a uma rede

de 220 V e é percorrido por uma corrente elétrica de 25 A durante 3 minutos. A energia

consumida pelo sistema, em kJ, é:

a) 33,0

b) 16,5

c) 5,5

d) 990,0

e) 1,6

8. (Uece) A Agência Nacional de Energia Elétrica anunciou bandeira vermelha 2 para as

contas de luz de junho deste ano, o que significa um adicional de R$ 5,00 para cada 100 kWh

consumido. Considerando que uma certa indústria utilizou um resistor para aquecimento, cuja

potência é 50 kW, por 4 horas durante esse mês, o adicional na conta associado a este

consumo foi, em R$,

a) 10. b) 200. c) 50. d) 4. 9. (Puccamp) Há alguns anos a iluminação residencial era predominantemente feita por meio de lâmpadas incandescentes. Atualmente, dando-se atenção à política de preservação de bens naturais, estas lâmpadas estão sendo trocadas por outros tipos de lâmpadas muito mais econômicas, como as fluorescentes compactas e de LED.

Numa residência usavam-se 10 lâmpadas incandescentes de 100 W que ficavam ligadas em

média 5 horas por dia. Estas lâmpadas foram substituídas por 10 lâmpadas fluorescentes

compactas que consomem 20 W cada uma e também ficam ligadas em média 5 horas por

dia.

Adotando o valor R$ 0,40 para o preço do quilowatt-hora, a economia que esta troca

proporciona em um mês de trinta dias é de a) R$ 18,00.

b) R$ 48,00.

c) R$ 60,00.

d) R$ 120,00.

e) R$ 248,00.

10. (Feevale) Um Light Emitting Diode (LED) de alto brilho trabalha sujeito a uma tensão de

3,40 V e a uma corrente elétrica de intensidade de 0,02 A. A potência de consumo

aproximada desse LED nessas condições será a) 0,07 W

b) 0,70 W

c) 1,70 W

d) 17,00W e) 0,02 W

11. (Ufjf-pism 3) Einstein e Newtinho vão até a loja de ferragens comprar um disjuntor para instalar um ar condicionado. Para escolher o disjuntor, o vendedor pergunta qual a corrente que será utilizada pelo equipamento. Newtinho lembra que a tensão utilizada para ligar o


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equipamento é 220 V e a potência elétrica é de 2200 W. O vendedor informa que é

importante colocar um disjuntor que suporte a corrente exata exigida pelo equipamento. Qual o valor dessa corrente? a) 220 J

b) 10 J

c) 10 A

d) 220 A

e) 0,1 A

12. (Enem 2ª aplicação) Um eletricista deve instalar um chuveiro que tem as especificações

220 V 4.400 W− a 6.800 W. Para a instalação de chuveiros, recomenda-se uma rede própria,

com fios de diâmetro adequado e um disjuntor dimensionado à potência e à corrente elétrica

previstas, com uma margem de tolerância próxima de 10%. Os disjuntores são dispositivos de

segurança utilizados para proteger as instalações elétricas de curtos-circuitos e sobrecargas elétricas e devem desarmar sempre que houver passagem de corrente elétrica superior à permitida no dispositivo. Para fazer uma instalação segura desse chuveiro, o valor da corrente máxima do disjuntor deve ser a) 20 A.

b) 25 A.

c) 30 A.

d) 35 A.

e) 40 A.

13. (G1 - ifce) Em um chuveiro elétrico os valores da potência e da tensão elétrica valem

6.600 W (watts) e 220 V (volts), respectivamente. Quando o chuveiro estiver ligado, o valor

da corrente elétrica que circula nele, em ampères, vale a) 20. b) 15. c) 30. d) 35. e) 40. 14. (G1 - cps) A Companhia do Latão é um grupo de teatro influenciado pela obra de Bertolt Brecht cujas peças criticam a sociedade atual. Os cenários são simples e despojados e dão margem à imaginação da plateia, fazendo-a cúmplice dos atores e, em muitas ocasiões, parte do espetáculo.

Na criação da atmosfera cênica na peça Ópera dos Vivos, a Companhia utilizou 8 baldes

plásticos vermelhos, cada um deles com uma lâmpada de 150 W em seu interior.


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Se todas essas lâmpadas fossem mantidas acesas durante meia hora, ao longo da apresentação, a energia utilizada por elas seria, em watt-hora, a) 600. b) 800. c) 900. d) 1.200. e) 1.500. 15. (Fgv) Em uma empresa de computação gráfica, os profissionais utilizam notebooks para a execução de seus trabalhos. No intuito de obter melhores imagens, eles conectam os

notebooks em monitores de alta definição, os quais consomem 250 W de potência cada um,

ligados na rede elétrica de 125 V. Quatro desses monitores ficam ligados 10 horas por dia

cada um durante os 25 dias do mês; o quilowatt-hora da distribuidora de energia elétrica custa

R$0,50, já com os impostos. Os acréscimos na intensidade da corrente elétrica lançada ao

recinto de trabalho e na despesa de energia elétrica dessa empresa nesse mês, apenas devido ao uso dos monitores, devem ser, respectivamente, de a) 4 A e R$120,00.

b) 4 A e R$125,00.

c) 8 A e R$125,00.

d) 8 A e R$150,00.

e) 10 A e R$150,00.

16. (Uece) Pelo filamento do farol de um carro passa uma corrente de 4 A. A tensão fornecida ao farol pela bateria automotiva é de 12 V. Note que nem toda a energia elétrica fornecida é convertida em energia luminosa, sendo parte dela perdida na forma de calor. Nessas condições, a potência, em Watts, fornecida à lâmpada é a) 48. b) 3. c) 1/3. d) 12. 17. (G1 - utfpr) Num dia frio, certo chuveiro elétrico é ligado para dissipar uma potência de 7200 W. Se o tempo em que permanece ligado é de dez minutos, a energia elétrica que consome, em kWh, é de: a) 1,5. b) 1,8. c) 2,2.


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d) 3,0. e) 1,2. 18. (Ucs) Projeta-se um futuro em que as roupas virão com circuitos eletrônicos embutidos para desempenhar funções como regulação de temperatura, celulares, sensores de presença, entre outros. Mas, como qualquer equipamento elétrico, uma necessidade fundamental é a alimentação de energia. Suponha um cientista que criou uma roupa elétrica para praticantes de luta. A bateria dessa roupa é ligada a um tecido repleto de transdutores piezoelétricos, que são dispositivos que, basicamente, convertem energia mecânica em energia elétrica. Supondo que a pancada aplica na roupa um trabalho de 0,5 joules, em 0,5 segundos, totalmente convertido

em energia elétrica, e que a bateria é carregada com uma corrente elétrica de 4 mA, qual é a

tensão elétrica gerada pela pancada no circuito formado pela roupa e pela bateria? a) 0,01 V b) 0,5 V c) 5,0 V d) 250 V e) 1 000 V TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto: No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de 1 440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. 19. (Fatec) Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente às respectivas intensidades. Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de seu ferro de passar, em potência máxima, sem danificar a extensão de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta o máximo de a) 5 A. b) 10 A. c) 15 A. d) 20 A. e) 25 A. 20. (Uerj) Para dar a partida em um caminhão, é necessário que sua bateria de 12 V estabeleça uma corrente de 100 A durante um minuto. A energia, em joules, fornecida pela bateria, corresponde a: a) 2,0 x 101 b) 1,2 x 102 c) 3,6 x 103 d) 7,2 x 104 21. (Enem 2ª aplicação) 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.


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O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem 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 110 V, em uma residência,

possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão utiliza

2.100 W, na posição primavera, 2.400 W e na posição inverno, 3.200 W.

GREF. Física 3: Eletromagnetismo. 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) 40 A.

b) 30 A.

c) 25 A.

d) 23 A e) 20 A.

22. (Pucrj) Os chuveiros elétricos de três temperaturas são muito utilizados no Brasil. Para

instalarmos um chuveiro é necessário escolher a potência do chuveiro e a tensão que iremos

utilizar na nossa instalação elétrica. Desta forma, se instalarmos um chuveiro de 4.500 W

utilizando a tensão de 220 V, nós podemos utilizar um disjuntor que aguente a passagem de 21

A. Se quisermos ligar outro chuveiro de potência de 4.500 W em uma rede de tensão de 110 V,

qual deverá ser o disjuntor escolhido?

a) 21 A b) 25 A c) 45 A d) 35 A e) 40 A 23. (Ufpr) O sr. Manoel comprou um chuveiro elétrico novo, cujas especificações são 5.500 W e 220 V, e deseja instalá-lo em sua residência. Para isso, ele quer montar um circuito independente do restante da casa, que funciona em 110 V (padrão COPEL). Além da fiação específica, o disjuntor (proteção contra sobrecarga) a ser comprado deverá ser de no mínimo: a) 55 A. b) 40 A. c) 30 A. d) 25 A. e) 20 A.


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24. (G1 - cps)

Morador Tempo diário em minutos

Mãe 20

Pai 15

Irmã 20

Irmão 5

Ele próprio 30

Um estudante avaliou o tempo diário do uso do chuveiro em sua casa no decorrer de trinta dias consecutivos, o que permitiu a construção do quadro.

Sabendo que o chuveiro de sua casa tem potência de 2800 W, o estudante calculou que, no

período avaliado, o consumo de energia em sua casa, devido ao uso do chuveiro, foi, aproximadamente, de a) 90 kWh.

b) 105 kWh.

c) 125 kWh.

d) 140 kWh.

e) 155 kWh.

25. (G1 - ifsp) Dispositivos elétricos que aquecem, geralmente, consomem mais energia que outros equipamentos mais simples. Para definirmos o quanto de energia cada equipamento consome, devemos saber a sua potência nominal e quanto tempo ele fica ligado na rede elétrica. Essa energia é medida então em kWh. Observando a inscrição de três equipamentos, Guliver anota numa tabela os seguintes dados dos equipamentos:

Corrente elétrica (A) Tensão nominal (V) Potência (W)

Equipamento A 20 220 4400

Equipamento B 15 120 1800

Equipamento C 10 220 2200

Se os equipamentos ficarem ligados 2 h por dia durante 20 dias no mês, podemos concluir que a energia elétrica nominal consumida em kWh nesse período é de, aproximadamente, a) 600. b) 550. c) 426. d) 336. e) 244.


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Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Se o chuveiro for ligado a uma tensão menor que a nominal, a intensidade da corrente que passará será menor. Sendo assim, a água será aquecida, porém, sairá mais fria. Resposta da questão 2: [D] Os disjuntores são dispositivos modernos que desligam quando a corrente atinge valores além dos pré-dimensionados, como no caso dos curtos-circuitos. Resposta da questão 3: [B]

A intensidade da corrente i pode ser calculada com a expressão da potência elétrica:

P U i=

Onde:

P = potência elétrica, em watts (W);

U = tensão ou diferença de potencial, em volts (V);

i = intensidade da corrente elétrica, em ampères (A).

Somando as potências dos aparelhos e aplicando na equação, temos:

total totalP 1000 2100 50 150 P 3300 W= + + + =

3300P U i 3300 110 i i i 30 A

110= = = =

Esse seria o máximo valor de corrente suportada pelo disjuntor sem ocorrer o desligamento devido à sobrecarga. Resposta da questão 4: [D] [A] Falsa. O volt expressa a quantidade de energia por unidade de carga.

[B] Falsa. Em ampères mede-se a quantidade de carga por unidade de tempo.

[C] Falsa. O ohm mede a tensão elétrica por unidade de corrente elétrica.

[D] Correta.

[E] Falsa. Como já especificado, ampère mede a quantidade de carga por unidade de tempo. Resposta da questão 5: [A]

= = =P 40

i n 21 i 7A.U 120

Resposta da questão 6:

a) Q i tΔ=

Q 4000 mA h 4 A 3600 s

Q 14400 C

= =

=

b) Corrente da bateria:


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Q 14400i

t 8 3600

i 0,5 A

Δ= =

=

Logo, a sua potência será:

P i U 0,5 5

P 2,5 W

= =

=

Resposta da questão 7: [D] Sabendo que a potência elétrica é:

P U i=

E ainda a potência pode ser obtida pela razão da energia pelo tempo:

EP

t=

Juntando as duas equações e explicitando a energia:

E U i t=

Substituindo os valores fornecidos, a energia resulta em:

60 sE 220 V 25 A 3 min E 990000 J 990 kJ

1min= = =

Resposta da questão 8: [A] A energia consumida pelo resistor foi de:

E P t E 50 kW 4 h E 200 kWh= = =

Assim, fazendo a proporção para achar o consumo ( )c :

R$ 5,00 cc R$ 10,00

100 kWh 200 kWh= =

Resposta da questão 9: [B] Antes da troca P 10 100 P 1.000 W

E P t E 1.000 5 30 E 150.000 Wh E 150 kWhΔ

= =

= = = =

Depois da troca P 10 20 P 200 W

E P t E 200 5 30 E 30.000 Wh E 30 kWhΔ

= =

= = = =

Logo a economia foi de 120 kWh

1kWh R$ 0,40

120 kWh x

x 0,4 120 x 48 reais

→

→

= =

Resposta da questão 10: [A]


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A potência elétrica pode ser determinada pela equação: P U i=

Assim, apenas substituindo os valores de tensão e corrente elétricas fornecidas temos a solução:

P U i

P 3,4 V 0,02 A

P 0,068 W 0,07 W

=

=

=

Resposta da questão 11: [C]

P 2200i i 10 A.

U 220= = =

Resposta da questão 12: [D]

Calculando a corrente para potência máxima de 6.800 W :

P 6.800P Ui i 30,9 A.

U 220= = = =

Considerando a margem de tolerância de 10%, a corrente máxima do disjuntor deve ser:

máx máxi 1,1 i 1,1 30,9 i 34 A.= = =

Adotando o valor imediatamente acima:

máxi 35A.=

Resposta da questão 13: [C] Da expressão que relaciona tensão, potência e corrente:

P 6.600P Ui i= i 30A.

U 220= = =

Resposta da questão 14: [A]

E n P t 8 150 0,5 E 600 Wh.Δ Δ Δ= = =

Resposta da questão 15: [C] Calculando a energia consumida por 1 monitor:

( )1

1

1

E P t

E 0,250 10 h 25 dias

E 62,5 kWh

=

=

=

Como os monitores são idênticos, a energia consumida por 4 monitores é igual a quatro vezes a energia consumida por 1 monitor. Logo,


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4 1

4

4

E 4 E

E 4 62,5

E 250 kWh

=

=

=

Sabendo que o custo da energia é de R$ 0,50 por kWh, logo o custo total é de:

Custo 0,50 250

Custo R$ 125

=

=

Para o cálculo do acréscimo na intensidade da corrente elétrica, temos que a potência dos 4

monitores somada é de 1000 W e que a tensão de alimentação é de 125 Volts. Logo,

P i U

1000i

125

i 8 A

=

=

=

Resposta da questão 16: [A] Da expressão da potência útil fornecida por uma bateria:

P U i 12 4 P 48 W.= = =

Resposta da questão 17: [E]

Dados: P = 7.200 W = 7,2 kW; t 10min 1/ 6h.Δ = =

1E P 7,2 E 1,2 kWh.

6= = =

Resposta da questão 18: [D] A potência gerada em cada pancada é:

E 0,5P 1 W.

t 0,5

Δ

Δ= = =

Relacionando potência e corrente elétrica:

3

3

P 1P U i U 0,25 10 U 250V.

i 4 10−= = = = =

Resposta da questão 19: [C] Dados: P = 1.440 W; U = 110 V. Da expressão da potência elétrica:

P 1.440P U i i 13,1 A.

U 110= = =

Portanto, de acordo com as opções fornecidas, a extensão adequada é a que suporta o máximo de 15 A. Resposta da questão 20:


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[D]

Dados: U = 12 V; i = 100 A; t = 1 min = 60 s. Da relação entre potência elétrica e energia:

E = P t = U i t = (12) (100) (60) = 72.000 J = 7,2 104 J. Resposta da questão 21: [B] A corrente é máxima quando a potência máxima. Assim:

P 3.200P U i i 29,1A.

U 110= = =

Portanto, deve ser utilizado um disjuntor de valor mínimo de 30 A.

Resposta da questão 22: [C] Dados: P = 4.500 W; U = 110 V.

P = i U i = P

U = =

4.500

11040,9 A. Portanto o disjuntor escolhido deverá ser o de 45 A, que é o

valor mais próximo do acima do calculado. Resposta da questão 23: [D] Dados: P = 5.500 W; U = 220 V.

P = U i P 5.500

iU 220

= = i = 25 A

Resposta da questão 24: [C]

A potência do chuveiro é: = =P 2.800 W 2,8kW.

O tempo mensal (30 dias) de uso é: ( )= + + + + = =Δt 30 20 15 20 5 30 2.700min 45h.

Calculando a energia consumida:

ΔE PΔt 2,8 45 ΔE 126 kWh.= = =

Resposta da questão 25: [D] A potência total dos três equipamentos é:

= + + = =P 4.400 1.800 2.200 8.400 W P 8,4 kW. O tempo de operação é:

= =t 2 20 40 h.Δ Calculando o consumo de energia:

= = =E P t 8,4 40 E 336 kWh.Δ

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