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Lista de exercícios – Potência Elétrica Potência e Energia: Todo mês as companhias energéticas nos mandam a conta do nosso consumo de energia, registrado em uma unidade chamada quilowatt-hora (KWH) que é uma unidade de medida de energia. Este valor é simplesmente a multiplicação da potência dos aparelhos elétricos de sua residência pelo tempo que eles permaneceram ligados. A potência de um aparelho, medida em watts (W), é determinada pelo produto da corrente que passa pelo aparelho e da tensão dele. � = �� Pense e responda: Usando a relação V = RI, mostre que a potência também pode ser calculada com as fórmulas � = �� � ou � = � � No sistema internacional de unidades a energia é medida em joules (J) e o tempo em segundos (s), o que nos da um valor diferente da unidade da companhia energética. 1 KWh = 1 x 1000 W x 3600 s 1 KWh = 3,6 x 106 J Pense e responda: a potência de um chuveiro elétrico é 4000 W. Se ele ficar ligado durante 15 minutos (1/4 da hora) ele consumirá um certa quantidade de energia. Quanto tempo um TV de potencia 150 W deve ficar ligada para consumir a mesma quantidade de energia deste chuveiro? Exercícios: 1. Um resistor submetido a uma diferença de potencial de 15 V através de seus terminais pode desenvolver uma energia térmica com uma taxa igual a 327 W. a) Qual é sua resistência? b) Qual é a corrente que passa no resistor? a) 0,688 Ω b) 21,8 A 2. Para dar um choque em sua presa, o peixe-elétrico Electrophorus electricus gera pulsos de corrente elétrica de 0,80 A ao longo de sua pele. Essa corrente flui através de uma diferença de potencial igual a 650V. Com que taxa o Electrophorus fornece energia para sua presa? 520 W 3. Um receptor do sistema de posicionamento global (GPS) opera com uma bateria de 9,0 V e gera uma corrente elétrica de 0,13 A. Qual é a energia elétrica que ele consome durante uma hora e meia? 6318 J 4. A capacidade de uma bateria com acumuladores, tal como utilizada no sistema elétrico do automóvel, é especificada em Amperes-horas (A.h). Uma bateria de 50 A.h pode fornecer uma corrente de 50 A durante 1 h, ou 25 A durante 2 h e assim por diante. a) Qual é a energia total que pode ser fornecida por uma bateria de 12 V e 60 A.h, desprezando sua resistência interna? b) Se um gerador que fornece uma potência elétrica média igual a 0,45 kW fosse conectado aos terminais da bateria, quanto tempo ele levaria para carregar completamente a bateria? a) 2,56 x 106 J b) 5,8 x 103 s (~1,6 h) 5. Um aquecedor elétrico de 540 W é projetado para operar em uma linha de 120 V. a) Qual é sua resistência? b) Que corrente elétrica ele gera? c) Se a voltagem cai para 110 V, qual é a nova potência de operação do aquecedor? (Suponha que a resistência permaneça constante. Na verdade, ela varia um pouco, pois ocorre uma variação da temperatura.) a) 26,7 Ω b) 4,50 A c) 453 W . 7. Um aquecedor é constituído por uma resistência variável ligada a uma fonte de voltagem constante. Para aumentar a quantidade de calor dissipada, seria preciso diminuir ou aumentar a resistência? Diminuir 8. Um aquecedor de 1 kW está projetado para operar a 240 V. (a) Qual a sua resistência e qual a corrente de operação? (b) Que potência será dissipada no resistor se estiver operando a 120 V? Admitir que a resistência permaneça constante. a) R = 57,6 Ω I = 4,17 A b) P = 250 W 9. Um estudante deixa ligado constantemente um aquecedor de 1200 W durante o inverno. Se o custo da energia elétrica for de 9 centavos por quilowatt-hora, qual o custo do aquecimento no final de um mês de 30 dias? R$ 77,76 10. Uma bateria com a fem de 6 V e resistência interna de 0,3 Ω está ligada a um resistor variável R. Calcular a corrente e a potência proporcionadas pela bateria quando R for (a) 0, (b) 5 Ω, (c) 10 Ω e (d) infinitamente grande. a) I = 20 A P = 120 W b) I = 1,13 A P = 6,79 W c) I = 0,58 A P = 3,5 W d) 0 6. No circuito dessa questão calcule: a) a taxa da conversão de energia interna (química) em energia elétrica no interior da bateria; b) a taxa de dissipação da energia elétrica na bateria; c) a taxa da dissipação da energia elétrica na resistência externa. a) 24 W b) 4 W c) 20 W