Exercícios Resolvidos de Trabalho, Energia e Força Eletromotriz

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Enunciado

Um aquecedor elétrico de 540   W é projetado para operar em um circuito em que está submetido à uma diferença de potencial de 120   V . Baseado nisso,

  1. Qual é a resistência do aquecedor?
  2. Que corrente elétrica ele consome?
  3. Se a resistência do aquecedor permanece constante e a voltagem através dele cai para 110   V , qual é a potência que o aquecedor consome?

Passo 1

Primeiro, a ideia aqui é que esse aparelho elétrico, o aquecedor, recebe uma corrente elétrica da voltagem de 120   V e, como tem uma resistência interna R , ele dissipa energia por efeito Joule. Ou seja, o seu resistor é aquecido pela passagem da corrente e o calor que sai dele é jogado para fora aquecendo as redondezas dele. No caso de um chuveiro, a gente sabe que esse calor é passado para a água, aquecendo-a.

A quantidade de energia que o aquecedor joga para fora da resistência é 540 J s = 540   W , isto é, joga 540   J de energia para fora a cada segundo.

Passo 2

a) Uma vez que a gente discutiu um pouquinho da física por detrás do enunciado, vamos aplicar o que vimos para descobrir qual resistência o aquecedor tem.

A potência do aquecedor pode ser escrita como

P a q u e c e d o r = V 2 R ⇒ R = V 2 P a q u e c e d o r = 120 2 540 = 26,7   Ω .

Passo 3

b) Por outro lado, a potência que o aquecedor recebe da fonte pode também ser escrita como

P a q u e c e d o r = V I ⇒ I = P a q u e c e d o r V = 540 120 = 4,5   A ,

que permite obter a corrente que o aquecedor consome da fonte de 120   V .

Passo 4

c) Se a nova voltagem é V n o v a = 110   V e a potência é dada por P a q u e c e d o r = V 2 R , nessa situação menos energia será consumida por unidade de tempo pelo aquecedor. Por isso, a gente vai ter o seguinte:

P a q u e c e d o r = V n o v a 2 R = 110 2 26,7 = 453   W < 540   W ,

mostrando mesmo que a potência agora é menor que antes.

Resposta

  1. R = 26,7   Ω ;
  2. I = 4,5   A ;
  3. P a q u e c e d o r = 453   W .

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