FÍSICA - 2o ANO
MÓDULO 20
POTÊNCIA E ENERGIA
ELÉTRICA — REVISÃO
Como pode cair no enem
(ENEM) O “relógio” que mede nosso consumo de energia elétrica é constituído de quatro pequenos relógios, que giram no sentido dos números crescentes. A leitura é sempre feita da esquerda
para a direita, com o primeiro relógio indicando o algarismo do milhar e os demais fornecendo,
respectivamente, a centena, a dezena e a unidade. Nosso consumo é expresso em kWh. Quando
o ponteiro se encontra entre dois algarismos, é levado em conta o último algarismo ultrapassado.
Levando em consideração uma conta de luz que acusa um consumo de 200 kWh e cujo total
pago foi R$ 84,00, imagine que o funcionário da companhia elétrica encontrou no primeiro dia
do mês a seguinte sequência para seu “relógio”:
E, no primeiro dia do mês seguinte:
Não havendo aumento no preço do kWh nem nos impostos embutidos, você deverá pagar
sua próxima conta de luz em torno de:
a) R$ 181,02
d) R$ 212,12
b) R$ 185,05
e) R$ 315,42
c) R$ 197,03
Fixação
-1) Uma lâmpada traz em seu bulbo a inscrição 120V - 100W. Considerando que essa lâmpada
se comporte como um resistor ôhmico, determine:
a) A resistência elétrica de seu filamento incandescente.
b) A energia elétrica consumida em um intervalo de tempo de 10 minutos.
Fixação
F
2) Deseja-se projetar um aquecedor que, conectado ao acendedor de cigarros (12 V) de um carro,3
aqueça 200 g de água de 20°C a 80°C em um tempo de 2 min. Considerando que o calor específicot
da água é 1 cal/g.ºC, determine a resistência elétrica do resistor que deverá ser usado. ConsidereD
a
1 cal = 4 J.
=
Fixação
3) Um chuveiro tem resistência elétrica 10 Ω e, quando ligado, é percorrido por uma corrente eléotrica de intensidade 20 A. Num dia de inverno, a água na entrada do chuveiro encontra-se a 10°C.
Determine qual deve ser a vazão de água, em L/min, através desse chuveiro para que, na saída,
a água esteja à temperatura de 40°C. (Adote 1 cal = 4 J e considere o calor específico da água
= 1 cal/g °C.)
Fixação
F
4) Um dispositivo elétrico, quando ligado em uma tomada de 110 V, dissipa uma potência de5
440 W.
a) Qual é a resistência elétrica desse dispositivo quando ligado em 110 V?
b) Qual é a intensidade da corrente elétrica que o percorre?
c) O que acontecerá se esse dispositivo for ligado, inadvertidamente, em uma tomada de
220 V? Justifique.
a
b
Fixação
5) (FUVEST) A curva característica de um elemento resistivo é vista na figura abaixo.
U (volts)
4
3
2
1
0
2
4
6
8
a) Qual é a potência dissipada quando i = 10 mA?
b) Qual é a carga que passa em 10s, quando U = 2,0V?
10 i(mA)
Fixação
F
6) Uma lâmpada de 40 W é projetada para ser utilizada em um farol de automóvel sob tensão7
de 12 V. Determine:
c
d
a) Sua resistência elétrica, quando corretamente ligada
r
b) A potência dissipada quando essa lâmpada for utilizada em um automóvel cuja bateria fora
nece uma tensão de 6 V.
b
c
Fixação
7) (PUC) Um resistor ôhmico de resistência elétrica R, submetido à ddp U, é percorrido por
corrente de intensidade i e dissipa uma potência elétrica P. A potência dissipada e a intensidade da corrente elétrica em um outro resistor de resistência 2R, submetido à ddp 2U, valem,
respectivamente:
a) 4P e 2i
d) 2P e 2i
b) 4P e i
e) 2P e i
c) 4P e i/2
Fixação
8) Um resistor de 50 Ω pode dissipar no máximo a potência de 0,50W. A máxima intensidade de
corrente que pode passar por esse resistor é:
a) 20 mA
b) 50 mA
c) 100 mA
d) 150 mA
e) 200 mA
Proposto
1) (FUVEST)
a) Qual é a resistência elétrica de uma lâmpada de 220V e 60W?
b) Supondo que a resistência varia pouco com a temperatura, qual é a potência dissipada
quando a lâmpada é ligada a uma tomada de 110V?
Proposto
2) Um aquecedor elétrico de imersão, com resistência elétrica 8Ω, é submetido a uma tensão
de 120V. Determine:
a) a potência dissipada;
b) o custo mensal, considerando que ele opera 3 horas por dia e que a companhia elétrica
cobra R$ 0,30/kWh.
Proposto
3) Por um chuveiro escoam 40 que a temperatura da água sofre uma variação de 10°C,
determine a potência do chuveiro. (Dados: Calor específico da água c = 1 cal/g °C
sendo 1,0 cal = 4,2 J; Densidade da água d = 1,0 kg/L.)
a
Proposto
4) Uma banheira contém 300 litros de água a 20°C. Com auxílio de um aquecedor de imersão
de 5.000 W, deseja--se aquecer essa água para um banho. Desprezando a capacidade térmica
da banheira e as perdas de calor para o ambiente, determine:
(Dados: Densidade da água = 1 kg/L;
Calor específico da água = 1 cal/g°C e 1 cal = 4 J.)
a) O tempo necessário para que a água seja aquecida a 30 °C.
b) A resistência elétrica do aquecedor, sabendo-se que o mesmo opera sob tensão de 220 V.
Proposto
5) Um aquecedor de imersão, com resistência elétrica 20 Ω, é mergulhado em um recipiente
acontendo 0,5 kg de água a 25°C.
Submete-se o aquecedor a uma certa tensão elétrica e observa-se que, após 1 min, a
temperatura da água atinge 40°C. Considerando que o calor específico da água vale 4 J/g °C
e desprezando as perdas de calor para o ambiente, determine:
a) A potência dissipada pela resistência do aquecedor
b) A tensão à qual o aquecedor está submetido e a intensidade da corrente elétrica que o
atravessa.
Proposto
6) (FUVEST) Um calorímetro, constituído por um recipiente isolante térmico ao qual estão
acoplados um termômetro e um resistor elétrico, está completamente preenchido com 0,400
kg de uma substância cujo calor específico deseja-se determinar. Num experimento em que
a potência dissipada pelo resistor era de 80 W, a leitura do termômetro permitiu a construção
do gráfico da temperatura T em função do tempo t, mostrado na figura a seguir. O tempo t é
medido a partir do instante em que a fonte que alimenta o resistor é ligada.
Termômetro
T (ºC)
80
Calorímetro
60
40
20
V
0
500
1.000
T(s)
a) Qual é o calor específico da substância em joules/(kg°C)?
b) Refaça o gráfico da temperatura em função do tempo, no caso da tensão V da fonte que
alimenta o resistor, ser reduzida à metade.
Proposto
7) Liga-se um aquecedor de 100W que está imerso num calorímetro contendo 500 g de água.
0Em 1 min 40 s a temperatura da água sobe 4,5°C. Que porcentagem de energia elétrica fornecida ao aquecedor é dissipada? (Considere o calor específico da água 4,2 J/g°C e que a
energia dissipada não é absorvida pelo calorímetro).
e
Proposto
8) (UERJ) Para dar a partida em um caminhão, é necessário que sua bateria de 12 V estabeleça uma corrente de 100 A durante um minuto. A energia, em joules, fornecida pela bateria,
corresponde a:
a) 2,0 x 101 c) 3,6 x 103
b) 1,2 x 102 d) 7,2 x 104
Proposto
-9) Um resistor, com resistência elétrica 5 Ω, está totalmente imerso em um grande bloco de
,gelo a 0°C. A partir de certo instante, uma corrente elétrica de intensidade 10 A passa a circular
pelo resistor.
Considerando que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g e adotando 1 cal = 4 J,
determine o tempo necessário para que ocorra a fusão de 2 kg de gelo.
Proposto
10) (PUC) Um resistor dissipa 1,8 watt quando a tensão em seus terminais é 6,0 volts. Se esse resistor
for ligado à tensão 4,0 volts, a potência por ele dissipada será, em watts, igual a:
a) 2,7
d) 0,80
b) 1,8
e) 0,45
c) 1,5
Proposto
r11) Um chuveiro elétrico, cuja resistência é de 20Ω, foi fabricado para ser usado em voltagem
110V. Para obter um chuveiro com a mesma potência, numa rede de 220V, devemos usar uma
resistência de:
a) 5Ω
d) 160Ω
b) 10Ω
e) 80Ω
c) 40Ω
Proposto
12) Um certo resistor é percorrido por uma corrente elétrica. Cada elétron que compõe essa
corrente transfere ao resistor, na forma de energia térmica, 4,0.10-18 joules. A que diferença de
potencial está submetido o resistor?
(Carga do elétron= 1,6.10-19 coulombs).
Proposto
a13) Um aparelho elétrico possui a indicação 110V - 2200W. Determine a potência dissipada por
esse aparelho, se o mesmo for ligado a uma tensão de alimentação de 55V.
Proposto
14) Ganhei um chuveiro elétrico de 6050W - 220V. Para que esse chuveiro forneça a mesma
potência na minha instalação, de 110V, devo mudar a sua resistência para o seguinte valor,
em ohms:
a) 0,5
b) 1,0
c) 2,0
d) 4,0
e) 8,0
Proposto
15) Uma das alternativas usadas pelas companhias de eletricidade para reduzir o consumo de
energia elétrica nos períodos de grande demanda é reduzir os valores da tensão estabelecida
nas residências. Suponha uma torradeira cujos dados nominais são 120V-1200W e que será
utilizada em determinado mês (30 dias) na tensão de 108V.
Sabendo-se que a torradeira é utilizada diariamente por 10 minutos, a sua economia será de:
a) 1,14 kWh
b) 6 kWh
c) 0,6 kWh
d) 1,2 kWh
e) 1,08 Wh
Proposto
16) (UERJ) Uma residência apresenta, em sua instalação elétrica, duas fases: uma de 120 V
e outra de 220 V. A fase de 120 V tem doze tomadas que fornecem, cada uma, no máximo,
100 W de potência. A fase de 220 V tem quatro tomadas que fornecem cada uma, no máximo,
1100 W de potência. Calcule:
a) A potência total que cada fase pode fornecer.
b) O valor máximo da intensidade da corrente em cada uma das fases.
Proposto
V17) (CESGRANRIO) A figura esquematiza o circuito elétrico de um ferro de engomar em funcionamento.
,
Tomada
120 V
A potência por ele dissipada é de, aproximadamente:
a) 900 W
b) 120 W
c) 1920 W
d) 750 W
e) 1440 W
16,0 Ω
Proposto
18) (UERJ) Durante 30 dias do verão, o gasto total com esses dispositivos, em reais, é cerca de:
a) 234
c) 666
b) 513
d) 1026
Proposto
:19) (UERJ) No inverno, diariamente, um aquecedor elétrico é utilizado para elevar a temperatura
de 120 litros de água em 30ºC.
Durante 30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo, em reais, é cerca de:
a) 48
c) 96
b) 63
d) 126
Proposto
20) Por um resistor de resistência 5,0 Ω passam 6,00.102 C de carga, durante 1,0 min. A quantidade de energia elétrica transformada em calor no resistor é:
a) 3,0 . 104 J
b) 4,0 . 104 J
c) 5,0 . 104 J
d) 6,0 . 104 J
e) 7,0 . 104 J
Proposto
-21) Pelo filamento de uma lâmpada de incandescência passa uma corrente elétrica. Sabendose que a lâmpada está ligada à rede de 120V e que dissipa uma potência de 60,0Ω, pode-se
afirmar que a corrente que passa pelo filamento e sua resistência são, respectivamente:
a) 1,50 A e 2,40 . 10² Ω
b) 2,00 A e 2,30 . 10² Ω
c) 0,50 A e 2,40 . 10² Ω
d) 0,50 A e 2,30 . 10² Ω
e) 1,00 A e 2,40 . 10² Ω