Nesta aula, vamos resolver juntos algumas questões sobre potência e energia elétrica. Antes, no entanto, vamos revisar alguns conceitos e fórmulas importantes. Acompanhe!
Potência e energia elétrica
Vamos lembrar que quando falamos em potência, estamos nos referindo à rapidez na transformação da energia. Na Eletrodinâmica, teremos a seguinte fórmula:
Nesta mesma fórmula, podemos isolar a energia elétrica. Assim teremos:
Eel = Pot . Δt
Quando não soubermos a potência de um aparelho bipolo, precisaremos da ddp (diferença de potencial ou tensão):
Pot = U . i
Já quando nos depararmos com um resistor, podemos utilizar:
P = R . i²
Exercícios sobre potência e energia elétrica
Questão 1
(UFRRJ) Um chuveiro, quando ligado a uma diferença de potencial constante de 110 V, desenvolve uma potência de 2.200 W. Esse mesmo chuveiro fica ligado nessa d.d.p. todos os dias durante apenas 20 minutos. Nesse caso:
a) qual é a energia, em joules, consumida pelo chuveiro durante 10 minutos?
Quando a questão nos pedir uma resultado em joule, lembre-se de que joule é igual a w.s. Portanto, tudo o que estiver em minutos deve ser convertido.
Sendo assim:
E = P . Δt
E = 2200 . 600
E = 1320000 = 1,32.106 J
b) se 1 kWh custa R$0,20 (vinte centavos), qual é a despesa em reais com esse chuveiro durante um mês (30 dias)?
Temos que calcular a energia em kWh. Deixarei as unidades para facilitar a compreensão. Veja:
E = P . Δt
E = 2,2 . 5 = 11 KWh
Para calcular o custo, basta multiplicar pelo preço: 11 . 0,2 = R$ 2,20
Questão 2
Um chuveiro de resistência constante foi fabricado para funcionar em Santa Catarina, a uma diferença de potencial de 220V e potência de 6000W. Se o mesmo chuveiro for, por engano, ligado a um diferença de potencial de 110V, qual será sua nova potência?
Quando ligado um chuveiro na tomada, a ddp geralmente é constante. Porém, quando trocamos de tomada, a energia que ele dissipa não é a mesma. E como um chuveiro elétrico é um resistor, vamos usar:
Então, primeiro a questão nos disse que a potência era 6000:
Só que o chuveiro foi ligado em uma ddp de 110 e queremos descobrir a nova potência:
Veja que 220 é o dobro de 110. Então, podemos isolar a resistência e igualar as duas fórmulas:
4P = 6000
P = 1500 W
Questão 3
(UFJF) Um computador é ligado a um no-break, que, basicamente, é um sistema armazenador de energia. Quando falta energia elétrica, o no-break entra em funcionamento, fazendo com que o computador permaneça funcionando por mais certo tempo. Determine o tempo máximo que o computador fica ligado, após faltar energia elétrica, sabendo que a potência do computador é de 500W (ou seja, 0,5 kW) e que a energia máxima do no-break é de 2 kWh.
a) 4h
b) 5h
c) 10h
d) 0,4h
e) 0,5h
RESOLUÇÃO:
Para essa questão, vamos usar:
No entanto, cuidado com as unidades. Veja que temos 500 W e 2 kWh e queremos descobrir o tempo. Então, temos que transformar o ‘k’:
Δt = 4 horas
RESPOSTA: A
Questão 4
(UFPE) Um chuveiro elétrico funciona a uma potência de 3600W. Qual o consumo mensal de energia em kwh, se ele é usado durante 15 minutos diariamente? Considere o mês com 30 dias.
a) 27
b) 25
c) 23
d) 21
e) 19
RESOLUÇÃO:
Direto:
E = P . Δt
Veja que a questão nos pede em kWh, ou seja, dividir a potência por 1000. A conversão deve ser feita de minutos para horas e multiplicado por 30 dias:
E = 27 kWh
RESPOSTA: A
Questão 5
(Fatec) 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 1440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V.
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
RESOLUÇÃO:
Vamos reunir os dados que temos:
P = 1440 W
U = 110 V
A única coisa que vamos usar de todas as informações dadas é que:
P = U . i
1440 = 110 . i
i ≅ 13,1 A
RESPOSTA: C
Questão 6
(IFBA) Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico destinado a proteger circuitos contra a sobrecarga e o superaquecimento. Pretende-se dimensionar um disjuntor para proteger um ambiente cuja rede elétrica fornece uma tensão de 120 V e possui uma lâmpada de 60 W, um ar condicionado de 1000 W e um computador de 140 W. Este ambiente ficará mais bem protegido, considerando-se a tolerância de 30%, com um disjuntor de:
a) 30 A
b) 22 A
c) 20 A
d) 13 A
e) 10 A
RESOLUÇÃO:
Veja que temos que calcular a potência total que o circuito tem que aguentar e considerar 30% a mais.
Lembre-se de que para calcular a potência total, basta somar todas as potências que temos:
P = 60 + 1000 + 140
P = 1200 W
Como queremos saber o disjuntor que precisamos, temos que calcular a potência que o sistema precisa:
P = U . i
1200 = 120 . i
i = 10 A
Não se esqueça da tolerância de 30%:
RESPOSTA: D
Para aprender mais:
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SAIBA MAIS
✅ Energia potencial gravitacional
✅ Exercícios sobre Campo Elétrico Uniforme CEU
✅ Potencial elétrico, energia potencial e trabalho da força elétrica
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