(A) 0,06 kWh.
(B) 0,09 kWh.
(C) 0,24 kWh.
(D) 0,30 kWh.
(E) 0,36 kWh.

• Veja a resolução das questões desta prova, aqui!

Solução:

Como há 4 lâmpadas que ficam acesas por 6 horas diárias, o total de horas diárias de gasto energético é $$4\cdot 6 = 24$$.
Assim, a energia consumida é de $$24\cdot 15 =  360 Wh$$.

Para convertermos esse valor em kW, basta multiplicarmos por $$10^{-3}$$, de modo a obtermos $$360 Wh = 10^{-3}\cdot 360 Wh = 0,36 kWh.

O post UNIVESP 2022 – Questão 56 apareceu primeiro em Educacional Plenus.

CIRCUITOS ELÉTRICOS

Para resolvermos circuitos elétricos, precisamos saber a Primeira Lei de Ohm.

$$U = R\cdot i$$

Em que,

U é voltagem da fonte ou de uma seção do circuito (V),
R é resistência do circuito ou de um resistor (conjunto de resistores) do circuito (Ω) e
i é a corrente elétrica do circuito ou de uma seção do circuito (A)

• Matemática no ENCCEJA: 3 Assuntos muito frequentes na prova

Resistores em série

Resistores em série possuem a mesma corrente e a voltagem é dividida proporcionalmente à resistência de cada resistor.

Dessa forma podemos encontrar a resistência equivalente (R) de um circuito em série

$$U = U_{A} + U_{B} + U_{C} + U_{D}$$

$$R\cdot i = R_{A}\cdot i + R_{B}\cdot i + R_{C}\cdot i + R_{D}\cdot i$$

$$R = R_{A} + R_{B} + R_{C} + R_{D}$$

Resistores em paralelo

Resistores em paralelo possuem a mesma voltagem e a corrente é dividida proporcionalmente à resistência de cada resistor.

Dessa forma podemos encontrar a resistência equivalente (R) de um circuito em paralelo

$$i = i_{A} + i_{B} + i_{C} + i_{D}$$

$$\frac{U}{R} = \frac{U}{R_{A}} + \frac{U}{R_{B}} + \frac{U}{R_{C}} + \frac{U}{R_{D}}$$

$$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{A}} + \frac{1}{R_{B}} + \frac{1}{R_{C}} + \frac{1}{R_{D}}$$

EXERCÍCIOS

1) Aves são muito sensíveis a variações de temperatura, sendo comum a utilização de aquecedores para estabilizar a temperatura em granjas. Uma pessoa pretende utilizar lâmpadas incandescentes de 110 V/150 W em uma rede de 220 V para substituir, provisoriamente, o aquecedor a gás de 600 W de sua granja. A tensão da rede é aplicada entre os pontos A e B do circuito montado. O circuito que ele pode montar para cumprir seu objetivo está representado em (Comentários e Solução)

2) Na imagem, uma lâmpada, um aquecedor e um ferro de passar roupas estão conectados a uma tomada. Cada um dos dispositivos pode funcionar de forma independente. Desconectando um deles da tomada, os outros continuam funcionando, apesar do risco à rede elétrica.

Os equipamentos podem funcionar de forma independente, pois estão com a mesma (Comentários e solução)

POTÊNCIA ELÉTRICA
Podemos calcular a potência elétrica (P) da seguinte forma.

$$P = i\cdot U$$

Podemos obter outras duas fórmulas se utilizarmos a Primeira Lei de Ohm.

$$P = R\cdot i^{2}$$

$$P = \frac{U^{2}}{R}$$

EXERCÍCIO

3) O disjuntor é um dispositivo que funciona como um interruptor automático. Ele é utilizado para proteger instalações elétricas contra possíveis danos causados por curtos-circuitos e sobrecargas elétricas. Numa casa, uma torneira elétrica com potência de 5 500 W funciona ligada numa rede de 220 V. Para proteger o equipamento, será instalado um disjuntor exclusivo para essa torneira, cuja margem de segurança é de 20%. A intensidade máxima da corrente elétrica, em ampère, suportada por esse disjuntor é (Comentários e solução)

O post ENCCEJA: O que Estudar? | Eletricidade apareceu primeiro em Educacional Plenus.

A) 10 A.
B) 20 A.
C) 25 A.
D) 30 A.

Solução:

Primeiro precisamos descobrir qual a corrente de funcionamento da torneira.

$$P = i\cdot U \longrightarrow 5500 = i\cdot 220 \longrightarrow i = \frac{5500}{220} \longrightarrow i = 25\, A$$

O disjuntor vai ter uma corrente máxima 20% maior que a da torneira.

$$i_{d} = 25 + \frac{20}{100} 25 \longrightarrow i_{d} = 30\, A$$

Resposta: letra D.

O post ENCCEJA 2019 – Q. 05 (E. Médio) apareceu primeiro em Educacional Plenus.

• potência diária gerada por módulo: 265 W; e
• dimensão de cada módulo: 1,65 m por 1,00 m, com espessura desprezível.

Os módulos serão instalados no telhado, um ao lado do outro, sem sobreposição. Assinale a alternativa que apresenta a área total mínima, em m², que será ocupada pelos módulos que João deverá instalar para atender suas necessidades.

(A) 12,5
(B) 13,2
(C) 14,6
(D) 15,3
(E) 16,4

Despreze quaisquer formas de perda de energia.

Solução:

O post FATEC 2022 – Questão 20 apareceu primeiro em Educacional Plenus.

Com a chave C1 fechada e C2 aberta, o circuito dissipa 100 W. Com a chave C1 aberta e C2 fechada, dissipa 60 W. Se as duas chaves forem fechadas simultaneamente, o circuito dissipará, em W, uma potência igual a

(A) 320.
(B) 160.
(C) 120.
(D) 80.
(E) 40.

Confira nossa lista de Exercícios de Circuitos e Leis de Ohm

Solução:

Primeiro precisamos descobrir a resistência de cada lâmpada. Para isso vamos utilizar os dados das chaves fechadas separadamente.

Quando somente C1 está fechada, somente a lâmpada L1 está em funcionamento e o enunciado diz que o circuito dissipa 100 W. Portanto

$$P_{1} = \frac{U^{2}}{R_{1}} \longrightarrow 100 = \frac{120^{2}}{R_{1}} \longrightarrow R_{1} = 144\, \Omega$$

Quando somente C2 está fechada, somente a lâmpada L2 está em funcionamento e o enunciado diz que o circuito dissipa 60 W. Portanto

$$P_{2} = \frac{U^{2}}{R_{2}} \longrightarrow 60 = \frac{120^{2}}{R_{2}} \longrightarrow R_{2} = 240\, \Omega$$

Agora podemos calcular a resistência equivalente quando as duas chaves estiverem fechadas. Nesse caso, teremos as lâmpadas associadas em paralelo.

$$\frac{1}{R_{E}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \longrightarrow \frac{1}{R_{E}} = \frac{1}{144} +\frac{1}{240} \longrightarrow \frac{1}{R_{E}} = \frac{240 + 144}{144\cdot 240} \longrightarrow R_{E} = 90\, \Omega$$

Agora podemos calcular a potência dissipada com a voltagem de 120 V e a resistência equivalente de 90 Ω.

$$P = \frac{U^{2}}{R_{E}} \longrightarrow P = \frac{120^{2}}{90} \longrightarrow P = 160\, W$$

Resposta: letra B.

O post UNESP 2012/2 – 1ª Fase – Q.83 apareceu primeiro em Educacional Plenus.

Suponha que a temperatura do resistor não se altere significativamente com a potência dissipada, de modo que sua resistência não varie. Ao se construir o gráfico da potência dissipada pelo resistor em função da diferença de potencial U aplicada a seus terminais, obteve-se a curva representada em:

Confira nossa Lista de Exercícios Resolvidos de Potência Elétrica

Solução:

A potência pode ser calculada por

$$P = i\cdot U$$ (I),

sabemos também que

$$U = R\cdot i \longrightarrow i = \frac{U}{R}$$ (II).

Substituindo II em I, temos

\[P = \frac{U^{2}}{R}\]

Sabemos que R é constante, pois foi dito no enunciado. Então a relação entre potência e diferença de potencial será uma parábola em que quando U = 0, P = 0.

Resposta: letra C.

O post UNESP 2017 – Meio do Ano – Q. 82 (Física) apareceu primeiro em Educacional Plenus.

Após realizar um percurso de 110km, um motorista pretende recarregar as baterias de seu carro elétrico, que tem um desempenho de 5km/kWh, usando um carregador ideal que opera a uma tensão de 220V e é percorrido por uma corrente de 20A. Quantas horas são necessárias para recarregar a energia utilizada nesse percurso?

a) 0,005
b) 0,125
c) 2,5
d) 5,0
e) 8,0

• Confira nossa Lista de Exercícios Resolvidos de Potência Elétrica
• Confira as outras resoluções do ENEM 2021!

Solução:

O post ENEM 2021 – Q.128 Azul apareceu primeiro em Educacional Plenus.

Ao final de uma semana, a energia consumida por esta lâmpada, em quilowatts-hora, é de, aproximadamente,

a) $$0,1$$.
b) $$8,5$$.
c) $$36$$.
d) $$1,2 \cdot 10^{2}$$.
e) $$3,6 \cdot 10^{3}$$.

Confira nossa Lista de Exercícios Resolvidos de Potência Elétrica

Solução:

Primeiro precisamos calcular a potência:

$$P = \frac{U^{2}}{R} \longrightarrow P = \frac{110^{2}}{100} \longrightarrow P = 121 W$$.

Agora sabemos que a lâmpada fica ligada 10h por dia, todos os dias. Portanto, ao final de uma semana, temos

$$121\cdot 10\cdot 7 = 8,5\, kW\cdot h$$

Resposta: letra B.

O post PUC – Campinas 2016 (Inverno) – Q. 28 (Física) apareceu primeiro em Educacional Plenus.

a) O sistema de refrigeração usado em grandes instalações, como centros comerciais, retira o calor do ambiente por meio da evaporação da água. Os instrumentos que executam esse processo são usualmente grandes torres de refrigeração vazadas, por onde circula água, e que têm um grande ventilador no topo. A água é pulverizada na frente do fluxo de ar gerado pelo ventilador. Nesse processo, parte da água é evaporada, sem alterar a sua temperatura, absorvendo calor da parcela da água que permaneceu líquida. Considere que 110 litros de água a 30°C circulem por uma torre de refrigeração e que, desse volume, 2 litros sejam evaporados. Sabendo que o calor latente de vaporização da água é L = 540 cal/g e que seu calor específico é c = 1,0 cal/g°C, qual é a temperatura final da parcela da água que não evaporou?

b) A maioria dos chuveiros no Brasil aquece a água do banho por meio de uma resistência elétrica. Usualmente a resistência é constituída de um fio feito de uma liga de níquel e cromo de resistividade $$\rho = 1,1\cdot 10^{-6}\,\Omega\cdot m$$. Considere um chuveiro que funciona com tensão de U = 220 V e potência P = 5500 W. Se a área da seção transversal do fio da liga for $$A = 2,5\cdot 10^{-7}\, m^{2}$$, qual é o comprimento do fio da resistência?

Solução:

a) Primeiro temos que considerar que a densidade da água é d = 1 g/cm³. Então temos $$m_{v} = 2000\, g$$ de massa de água que vaporizou e $$m_{l} = 110000 – 2000 = 108000\, g$$ de massa de água que permaneceu líquida.
Agora precisamos saber quanto que a parte vaporizada da água gastou de energia. \[Q_{v} = m\cdot L \longrightarrow Q_{v} = 2000\cdot 540 \longrightarrow Q_{v} = 1,08\cdot 10^{6}\, cal\] Essa energia foi completamente retirada da massa de água que circula na torre, resfriando-a, portanto basta utilizar essa energia para saber qual a nova temperatura da água. Essa energia deve entrar na equação com sinal NEGATIVO, pois foi uma energia PERDIDA pela massa de água. \[Q = m\cdot c\cdot\Delta T \longrightarrow -1,08\cdot 10^{6} = 1,08\cdot 10^{5}\cdot 1\cdot (T_{f} – 30) \longrightarrow T_{f} = 20^{\circ} C\]

b) Sabemos que a relação entre potência, voltagem e resistência é $$P = \frac{U^{2}}{R}$$ então a resistência será $$R = \frac{U^{2}}{P}$$. Mas também podemos calcular resistência da seguinte forma: $$R = \rho\frac{L}{A}$$. Igualando as duas equações, temos \[\frac{U^{2}}{P} = \rho\frac{L}{A} \longrightarrow \frac{220^{2}}{5500} = 1,1\cdot 10^{-6}\cdot\frac{L}{2,5\cdot 10^{-7}} \longrightarrow L = 2\, m\]

O post UNICAMP 2017 – 2ª Fase – Q.18 (Física) apareceu primeiro em Educacional Plenus.

Em outro processo de esterilização, uma lâmpada UV de potência P=60 W funciona sob uma diferença de potencial elétrico U=100 V. A potência elétrica pode ser expressa também em kVA, sendo 1 kVA=1000 V×1 A=1000 W. A corrente elétrica i do circuito que alimenta a lâmpada é igual a

a) 0,36 A.
b) 0,60 A.
c) 1,6 A.
d) 3,6 A.

Solução:

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O post UNICAMP 2021 – 1ª Fase – 2º Dia – Q.55 apareceu primeiro em Educacional Plenus.