Ciências da NaturezaEletricidade (Eletrodinâmica, Circuitos Elétricos e Potência)Difícil

Questão de Eletricidade (Eletrodinâmica, Circuitos Elétricos e Potência) — ENEM

Em uma pesquisa sobre aquecimento de água por eletricidade, engenheiros estudam o efeito Joule, fenômeno pelo qual um resistor percorrido por corrente dissipa energia em forma de calor. A potência dissipada por efeito Joule pode ser obtida pela expressão P = R · i², na qual a potência aparece em watts, a resistência em ohms e a corrente em ampères. Essa é a base do funcionamento de chuveiros e aquecedores elétricos. No ensaio relatado à equipe técnica, a resistência interna de um chuveiro vale 11 ohms e, durante o aquecimento da água, ela é percorrida por uma corrente de 20 ampères. Considerando a expressão do efeito Joule e os valores medidos nesse experimento sobre aquecimento, qual é a potência térmica dissipada por essa resistência?
A220 W
B440 W
C2 200 W
D4 400 W
E44 000 W

Gabarito comentado

O efeito Joule descreve a conversão de energia elétrica em calor em um resistor, com potência P = R·i². Como a corrente entra ao quadrado, pequenas variações na corrente alteram muito o aquecimento; esse princípio é a base de chuveiros, aquecedores e ferros, mas também causa perdas e riscos quando há sobrecarga.

Resolução passo a passo

A potência dissipada por efeito Joule é P = R · i², em que a corrente é elevada ao quadrado antes de multiplicar pela resistência. No ensaio, a resistência vale 11 ohms e a corrente é 20 ampères. Primeiro elevamos a corrente ao quadrado: 20² = 400. Em seguida multiplicamos pela resistência: P = 11 × 400 = 4 400 watts, que é a potência térmica dissipada. O valor 220 W usa P = R · i sem elevar a corrente ao quadrado; 440 W faz o mesmo erro e dobra; 2 200 W usa metade da corrente ao quadrado; 44 000 W multiplica por dez a mais. Apenas 4 400 W eleva corretamente a corrente ao quadrado e multiplica pela resistência, sendo a potência real dissipada pelo efeito Joule no chuveiro.

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