Exercícios: Potência e consumo elétrico

Uma torradeira ligada a $230\ \text{V}$ é percorrida por uma corrente de $2\ \text{A}$. Calcule a potência dela em watts.

O carregador de um celular trabalha a $5\ \text{V}$ e fornece uma corrente de $2\ \text{A}$. Que potência fornece ao celular?

Na conta de luz o consumo aparece em $\text{kWh}$. O quilowatt-hora é uma unidade de potência ou de energia? Explique com suas palavras o que significa consumir $1\ \text{kWh}$.

Uma lâmpada de $100\ \text{W}$ permanece acesa durante $10\ \text{h}$.

1. a) Quanta energia ela consome, em watts-hora?
2. b) Expresse-a em quilowatts-hora.

Um radiador elétrico de $1150\ \text{W}$ é ligado à rede de $230\ \text{V}$. Que intensidade da corrente passa por ele?

Ordene por ordem crescente de potência típica os seguintes aparelhos: um forno ($2500\ \text{W}$), uma lâmpada LED ($10\ \text{W}$), uma televisão ($100\ \text{W}$) e um secador de cabelo ($1500\ \text{W}$), como mostra a figura.

Qual transforma mais energia elétrica a cada segundo?

Um ventilador de $50\ \text{W}$ está ligado $4\ \text{h}$. Quanta energia consome? Expresse-a em $\text{Wh}$ e em $\text{kWh}$.

Na etiqueta energética de uma geladeira aparece uma letra entre o A e o G.

1. a) O que essa letra indica?
2. b) Que letra convém escolher para pagar menos na conta de luz? Por quê?

Um aquecedor de $1200\ \text{W}$ é ligado $2\ \text{h}$ por dia durante um mês de $30$ dias.

1. a) Expresse a sua potência em quilowatts.
2. b) Calcule a energia que ele consome no mês, em $\text{kWh}$.
3. c) Se o preço for de $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$, quanto custa essa utilização?

Uma lâmpada LED de $10\ \text{W}$ dá a mesma luz que uma lâmpada antiga de $60\ \text{W}$, e ambas estão ligadas $5\ \text{h}$ por dia.

1. a) Calcule a energia que cada uma consome em um mês de $30$ dias, em $\text{kWh}$.
2. b) Com o $\text{kWh}$ a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$, quanto dinheiro se economiza por mês com a LED?

Um forno de $2300\ \text{W}$ está ligado à rede de $230\ \text{V}$.

1. a) Que intensidade da corrente passa por ele?
2. b) A tomada e o cabo da cozinha suportam até $16\ \text{A}$: há perigo de sobrecarga utilizando apenas o forno? Justifique.

Um cooktop de $2\ \text{kW}$ funciona durante $15\ \text{min}$.

1. a) Expresse esse tempo em horas.
2. b) Calcule a energia consumida, em $\text{kWh}$.
3. c) Quanto custa a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$?

Saímos de casa o dia inteiro e deixamos acesa por engano uma lâmpada de $100\ \text{W}$ durante $10\ \text{h}$.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ ela consumiu?
2. b) Quanto dinheiro foi desperdiçado, a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$?

A etiqueta de uma geladeira nova indica um consumo de $150\ \text{kWh}$ por ano, enquanto a antiga de casa gasta $450\ \text{kWh}$ por ano.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ se economizam em cada ano com a nova?
2. b) Quanto dinheiro representa essa economia a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$?

Um console de videogame tem uma potência de $200\ \text{W}$ e é utilizado $3\ \text{h}$ por dia.

1. a) Quanta energia ele consome por dia?
2. b) Quantos $\text{kWh}$ ele consome em um mês de $30$ dias?
3. c) Calcule o custo mensal a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$.

Uma bateria de camping armazena $1\ \text{kWh}$ de energia.

1. a) Durante quantas horas ela pode alimentar uma geladeira elétrica de $50\ \text{W}$?
2. b) E uma lâmpada de $10\ \text{W}$? Justifique por que ela dura mais com uma do que com a outra.

Na casa da Lúcia são utilizados diariamente: um forno de $2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$, dez lâmpadas LED de $10\ \text{W}$ ligadas $5\ \text{h}$ e uma geladeira de $200\ \text{W}$ funcionando $24\ \text{h}$.

1. a) Calcule os $\text{kWh}$ que cada equipamento consome por dia.
2. b) Quantos $\text{kWh}$ são consumidos no total em um mês de $30$ dias?
3. c) A quanto chega a conta de luz do mês a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$?

Na casa do Nico, os aparelhos em modo de espera (a TV desligada no botão vermelho, os carregadores ligados na tomada, o console em suspensão...) consomem $20\ \text{W}$ de forma contínua, as $24\ \text{h}$.

1. a) Quanta energia gastam por dia, em $\text{kWh}$?
2. b) Quantos $\text{kWh}$ gastam em um ano de $365$ dias?
3. c) Quanto dinheiro se economizaria por ano desligando-os da tomada, a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$?
4. d) Você considera uma economia importante? Justifique a resposta com os dados.

A instalação de uma residência admite no máximo $3450\ \text{W}$ ao mesmo tempo; se esse valor for ultrapassado, o disjuntor desarma e a energia elétrica cai. A rede é de $230\ \text{V}$. A figura compara a potência dos aparelhos com esse máximo.

1. a) Qual intensidade máxima a instalação permite?
2. b) Podemos usar ao mesmo tempo o forno ($2300\ \text{W}$) e a máquina de lavar ($2000\ \text{W}$)? Justifique com cálculos.
3. c) E o forno junto com o micro-ondas ($1150\ \text{W}$)?

A tarifa de eletricidade da casa tem dois preços: $0,30\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$ nos horários de pico e $0,10\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$ nos horários fora de pico. A máquina de lavar roupa, de $2\ \text{kW}$, realiza um programa de $2\ \text{h}$.

1. a) Quanto custa usá-la nos horários de pico?
2. b) E nos horários fora de pico?
3. c) Se forem feitas $12$ lavagens por mês, quanto se economiza por mês realizando as lavagens sempre nos horários fora de pico?

A Daniela diz: «O meu secador é muito potente: gasta $2000\ \text{kWh}$».

1. a) Corrija a frase: qual unidade corresponde à potência?
2. b) Explique a diferença entre potência e energia usando o exemplo do secador.
3. c) Se o secador for de $2000\ \text{W}$ e for usado durante $15\ \text{min}$, quanta energia ele consome, em $\text{kWh}$?

Um televisor antigo consome $300\ \text{kWh}$ por ano e um novo, de tecnologia LED, $100\ \text{kWh}$ por ano. O televisor novo custa $\text{R\$}\ 400$ e o $\text{kWh}$ está a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$.

1. a) Quanto dinheiro se economiza em cada ano com o televisor novo?
2. b) Quantos anos levará para a economia compensar o preço do televisor?
3. c) Você considera que vale a pena a troca? Justifique a resposta com os dados.

O que consome mais em um mês de $30$ dias: um ar-condicionado de $1,5\ \text{kW}$ utilizado $2\ \text{h}$ por dia ou vinte lâmpadas LED de $10\ \text{W}$ ligadas $10\ \text{h}$ por dia?

1. a) Calcule o consumo mensal de cada opção, em $\text{kWh}$.
2. b) Qual consome mais?
3. c) Calcule o custo mensal de cada opção a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$.

Na conta deste mês aparecem $240\ \text{kWh}$ consumidos a $0,20\ \text{\text{R\$}\ /kWh}$.

1. a) Quanto custa a energia consumida?
2. b) A família ajusta o termostato do aquecedor de água e consegue reduzir o consumo em $25\ \%$: quantos $\text{kWh}$ economiza por mês?
3. c) Quanto dinheiro representa essa economia em um ano?

Desafio do tema. Transforme-se em auditor energético da sua própria casa! Investigue o consumo elétrico da sua residência para elaborar uma proposta de economia realista:

1. Grandezas e lei de Ohm: Escolha $3$ aparelhos ligados à rede ($V = 230\text{ V}$). Anote a potência nominal ($P$) indicada nas respectivas etiquetas e calcule a intensidade ($I = P/V$) e a resistência ($R = V/I$) de cada um.

2. Experimento e tratamento de dados: Meça com o cronômetro do celular o tempo de funcionamento de um deles (p. ex., secador ou micro-ondas) em $4$ utilizações distintas, considerando uma incerteza de $t \pm 0,5\text{ s}$. Elabore uma tabela com os tempos e a energia consumida ($E = P \cdot t$, em $\text{kWh}$) e desenhe à mão o gráfico de $E$ em função de $t$.

3. Circuito e conta real: Justifique por que as tomadas da sua casa estão ligadas em paralelo e calcule a $R_{\text{eq}}$ se funcionassem ao mesmo tempo. Consulte no site da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE) o preço médio da energia no mercado de curto prazo de hoje ($\text{R\$}\ /\text{kWh}$) e calcule o custo semanal da energia se forem usados $1,5\text{ h}$ por dia (é uma estimativa: a fatura inclui ainda tarifas de uso das redes, encargos e impostos).

Apresente os seus resultados em um relatório breve com uma proposta fundamentada de eficiência.

Será valorizado:

• Aplicação rigorosa da lei de Ohm, das potências e do cálculo de $R_{\text{eq}}$ em paralelo.

• Tratamento de dados experimentais: tabela, gráfico e inclusão da incerteza ($\pm 0,5\text{ s}$).

• Uso correto de dados reais da CCEE e coerência das medidas de economia propostas.