Um eletrodoméstico de 120 V , com resistência de
, operou por uma hora. Qual a energia utilizada?
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede a energia consumida:
- Tensão:
. - Resistência:
. - Tempo de operação:
.
A pergunta é: qual a energia utilizada pelo eletrodoméstico durante esse tempo? Vou calcular a energia em joules e também em quilowatt-hora (
), que é a unidade usada em conta de energia.
Passo 2
As fórmulas e conceitos que vamos usar (com explicação bem simples):
- Lei de Ohm:
Aqui é a tensão (em volts), é a corrente (em ampères) e é a resistência (em ohms). Essa fórmula diz que a tensão é a corrente multiplicada pela resistência. - Potência elétrica:
A potência (em watts) é a taxa de energia — quantos joules por segundo o aparelho consome. Substitindo da Lei de Ohm em obtemos uma forma útil: Essa forma é prática quando conhecemos e (não precisamos calcular se não quisermos). - Energia elétrica:
Aqui é a energia (em joules) se estiver em watts e em segundos. Note que . Se quisermos , usamos em e em horas; a conversão é .
Passo 3
Calcular a corrente (explicação e conta): usando a Lei de Ohm,
Isso nos diz que o aparelho puxa cerca de
. (Não era estritamente necessário para achar a energia, mas é bom para entender o circuito.)
Passo 4
Calcular a potência elétrica usando
. Primeiro computar
:
Agora
Ou seja, o aparelho dissipa
, que é
.
Passo 5
Calcular a energia em joules: converter o tempo para segundos e usar
.
Passo 6
Calcular a energia em
(útil para contas de energia): como
e
,
Verificação via conversão:
, consistente com o resultado anterior.