Exemplo 1: Uma fonte DC de 100 V alimenta uma carga resistiva de
. Determine a potência fornecida para carga
, a potência dissipada no reostato
, a potência fornecida pela fonte
e a eficiência
, se o reostato é configurado em:
;
Passo 1
O enunciado dá uma fonte DC de
ligada em série com uma carga resistiva de
e um reostato (resistor variável) ajustado para
.
Pede-se:
Pede-se:
- a potência na carga
; - a potência dissipada no reostato
; - a potência fornecida pela fonte
; - a eficiência
do conjunto (relação entre potência útil na carga e potência fornecida pela fonte).
Informações fornecidas (listadas):
- tensão da fonte:
; - resistência da carga:
; - resistência do reostato:
.
Passo 2
Relembrando as fórmulas básicas e o que cada símbolo significa (aquelas que você deve decorar e saber usar na prova):
- Lei de Ohm: a corrente em um circuito série com tensão
aplicada e resistência total é
onde
é a corrente em ampères (
),
é a tensão em volts (
) e
é a resistência em ohms (
).
- Potência elétrica (três formas equivalentes):
onde
é potência em watts (
). Use a forma mais conveniente dependendo das quantidades que você já tem.
- Eficiência
(fração ou porcentagem):
Quando quiser em porcentagem, multiplica por
.
Vou aplicar essas fórmulas passo a passo ao circuito dado.
Passo 3
Calcular a resistência total e a corrente do circuito.
A resistência total em série é a soma:
Aplicando a lei de Ohm para achar a corrente:
Como valor decimal aproximado:
Interpretação: a mesma corrente passa por carga e reostato (circuito em série).
Passo 4
Calcular a potência na carga
. Uso a forma
porque já tenho
e
.
Valor decimal aproximado (usar vírgula conforme convém):
Dica prática para prova: quando aparecem frações como
, tente simplificar antes de elevar ao quadrado para evitar contas confusas.
Passo 5
Calcular a potência dissipada no reostato
, usando novamente
.
Valor decimal aproximado:
Observação: como o reostato é muito maior que a carga, a maior parte da potência é perdida nele — por isso a eficiência será baixa.
Passo 6
Calcular a potência fornecida pela fonte
. Use
(fácil quando se conhece tensão e corrente).
Valor decimal aproximado:
Verificação de consistência (cheque sempre na prova): a soma das potências absorvidas pelos resistores deve ser igual à potência fornecida pela fonte:
Tudo bate — é um ótimo sinal de que os cálculos estão corretos.
Passo 7
Calcular a eficiência
.
Usando a definição:
Simplificando a fração:
Valor decimal e em porcentagem:
Interpretação rápida: só cerca de
da energia fornecida pela fonte vai para a carga; o restante é perdido no reostato.
Passo 8
Resumo dos resultados exatos e dicas de prova:
- é bom apresentar as potências em frações exatas quando possível (
, , ) e também aproximar para facilitar interpretação; - sempre faça o cheque de energia
— pega muitos erros bobos; - se precisar economizar tempo na prova, calcule primeiro a corrente e depois use
para cada resistor.