Esercizi: Potenza e consumo elettrico

Un tostapane collegato a $230\ \text{V}$ è attraversato da una corrente di $2\ \text{A}$. Calcola la sua potenza in watt.

Il caricabatterie di un cellulare lavora a $5\ \text{V}$ ed eroga una corrente di $2\ \text{A}$. Quale potenza fornisce al telefono?

Nella bolletta della luce il consumo compare in $\text{kWh}$. Il kilowattora è un'unità di potenza o di energia? Spiega con parole tue che cosa significa consumare $1\ \text{kWh}$.

Una lampadina da $100\ \text{W}$ rimane accesa per $10\ \text{h}$.

1. a) Quanta energia consuma, in wattora?
2. b) Esprimila in kilowattora.

Un radiatore elettrico da $1150\ \text{W}$ è collegato alla rete da $230\ \text{V}$. Quale intensità di corrente lo attraversa?

Ordina dalla minore alla maggiore potenza tipica questi apparecchi: un forno ($2500\ \text{W}$), una lampadina LED ($10\ \text{W}$), un televisore ($100\ \text{W}$) e un asciugacapelli ($1500\ \text{W}$), come mostrato in figura.

Quale trasforma più energia elettrica ogni secondo?

Un ventilatore da $50\ \text{W}$ resta acceso $4\ \text{h}$. Quanta energia consuma? Esprimila in $\text{Wh}$ e in $\text{kWh}$.

Sull'etichetta energetica di un frigorifero compare una lettera tra la A e la G.

1. a) Che cosa indica quella lettera?
2. b) Quale lettera conviene scegliere per pagare meno in bolletta? Perché?

Un termoventilatore da $1200\ \text{W}$ si accende per $2\ \text{h}$ al giorno durante un mese di $30$ giorni.

1. a) Esprimi la sua potenza in kilowatt.
2. b) Calcola l'energia che consuma nel mese, in $\text{kWh}$.
3. c) Se il prezzo è di $0,20\ \text{€/kWh}$, quanto costa quell'uso?

Una lampada LED da $10\ \text{W}$ dà la stessa luce di una vecchia lampadina da $60\ \text{W}$, ed entrambe sono accese $5\ \text{h}$ al giorno.

1. a) Calcola l'energia che consuma ciascuna in un mese di $30$ giorni, in $\text{kWh}$.
2. b) Con il $\text{kWh}$ a $0,20\ \text{€/kWh}$, quanto denaro si risparmia al mese con la LED?

Un forno da $2300\ \text{W}$ è collegato alla rete da $230\ \text{V}$.

1. a) Quale intensità di corrente lo attraversa?
2. b) La presa e il cavo della cucina sopportano fino a $16\ \text{A}$: c'è pericolo di sovraccarico usando solo il forno? Giustificalo.

Un piano a induzione da $2\ \text{kW}$ funziona per $15\ \text{min}$.

1. a) Esprimi quel tempo in ore.
2. b) Calcola l'energia consumata, in $\text{kWh}$.
3. c) Quanto costa a $0,20\ \text{€/kWh}$?

Usciamo di casa per un giorno intero e lasciamo accesa per errore una lampada da $100\ \text{W}$ per $10\ \text{h}$.

1. a) Quanti $\text{kWh}$ ha consumato?
2. b) Quanto denaro abbiamo sprecato, a $0,20\ \text{€/kWh}$?

L'etichetta di un frigorifero nuovo indica un consumo di $150\ \text{kWh}$ all'anno, mentre quello vecchio di casa ne consuma $450\ \text{kWh}$ all'anno.

1. a) Quanti $\text{kWh}$ si risparmiano ogni anno con quello nuovo?
2. b) A quanto denaro corrisponde quel risparmio a $0,20\ \text{€/kWh}$?

Una console per videogiochi ha una potenza di $200\ \text{W}$ e la usi $3\ \text{h}$ al giorno.

1. a) Quanta energia consuma al giorno?
2. b) Quanti $\text{kWh}$ consuma in un mese di $30$ giorni?
3. c) Calcola il costo mensile a $0,20\ \text{€/kWh}$.

Una batteria da campeggio accumula $1\ \text{kWh}$ di energia.

1. a) Per quante ore può alimentare un frigorifero portatile da $50\ \text{W}$?
2. b) E una lampadina da $10\ \text{W}$? Giustifica perché dura di più con l'una che con l'altra.

In casa di Lucia ogni giorno si usano: un forno da $2\ \text{kW}$ per $1\ \text{h}$, dieci lampadine LED da $10\ \text{W}$ accese per $5\ \text{h}$ e un frigorifero da $200\ \text{W}$ in funzione per $24\ \text{h}$.

1. a) Calcola i $\text{kWh}$ che consuma ciascuno al giorno.
2. b) Quanti $\text{kWh}$ si consumano in totale in un mese di $30$ giorni?
3. c) A quanto ammonta la bolletta del mese a $0,20\ \text{€/kWh}$?

In casa di Nico, gli apparecchi in standby (il televisore spento con la spia rossa, i caricabatterie attaccati, la console in stand-by...) consumano $20\ \text{W}$ in modo continuo, per $24\ \text{h}$.

1. a) Quanta energia consumano al giorno, in $\text{kWh}$?
2. b) Quanti $\text{kWh}$ consumano in un anno di $365$ giorni?
3. c) Quanto denaro si risparmierebbe all'anno staccandoli, a $0,20\ \text{€/kWh}$?
4. d) Ti sembra un risparmio importante? Giustifica la tua opinione con i dati.

L'impianto di un'abitazione ammette al massimo $3450\ \text{W}$ contemporaneamente; se si supera, scatta l'interruttore di controllo e va via la luce. La rete è da $230\ \text{V}$. La figura confronta la potenza degli apparecchi con quel massimo.

1. a) Quale intensità massima di corrente permette l'impianto?
2. b) Possiamo usare contemporaneamente il forno ($2300\ \text{W}$) e la lavatrice ($2000\ \text{W}$)? Giustificalo con i numeri.
3. c) E il forno insieme al microonde ($1150\ \text{W}$)?

La tariffa della luce di casa ha due prezzi: $0,30\ \text{€/kWh}$ nelle ore di punta e $0,10\ \text{€/kWh}$ nelle ore di valle. La lavatrice, da $2\ \text{kW}$, esegue un programma di $2\ \text{h}$.

1. a) Quanto costa farla funzionare nelle ore di punta?
2. b) E nelle ore di valle?
3. c) Se si fanno $12$ lavatrici al mese, quanto si risparmia al mese facendole sempre nelle ore di valle?

Daniela dice: «Il mio asciugacapelli è molto potente: consuma $2000\ \text{kWh}$».

1. a) Correggi la frase: quale unità corrisponde alla potenza?
2. b) Spiega la differenza tra potenza ed energia usando l'esempio dell'asciugacapelli.
3. c) Se l'asciugacapelli è da $2000\ \text{W}$ e si usa per $15\ \text{min}$, quanta energia consuma, in $\text{kWh}$?

Un vecchio televisore consuma $300\ \text{kWh}$ all'anno e uno nuovo, con tecnologia LED, $100\ \text{kWh}$ all'anno. Il televisore nuovo costa $400\ \text{€}$ e il $\text{kWh}$ è a $0,20\ \text{€/kWh}$.

1. a) Quanto denaro si risparmia ogni anno con il televisore nuovo?
2. b) Quanti anni ci vorranno perché il risparmio compensi il prezzo del televisore?
3. c) Pensi che il cambio valga la pena? Motiva la risposta con i dati.

Che cosa consuma di più in un mese di $30$ giorni: un condizionatore da $1,5\ \text{kW}$ usato $2\ \text{h}$ al giorno o venti lampadine LED da $10\ \text{W}$ accese $10\ \text{h}$ al giorno?

1. a) Calcola il consumo mensile di ciascuna opzione, in $\text{kWh}$.
2. b) Quale consuma di più?
3. c) Calcola il costo mensile di ciascuna opzione a $0,20\ \text{€/kWh}$.

Nella bolletta di questo mese compaiono $240\ \text{kWh}$ consumati a $0,20\ \text{€/kWh}$.

1. a) Quanto costa l'energia consumata?
2. b) La famiglia regola il termostato dello scaldabagno elettrico e riesce a ridurre il consumo del $25\ \%$: quanti $\text{kWh}$ risparmia al mese?
3. c) A quanto denaro corrisponde quel risparmio in un anno?

Sfida del tema. Diventa il revisore energetico di casa tua! Indaga il consumo elettrico della tua abitazione per elaborare una proposta di risparmio realistica:

1. Grandezze e legge di Ohm: Scegli $3$ apparecchi collegati alla rete ($V = 230\text{ V}$). Annota la potenza nominale ($P$) indicata sulle etichette e calcola l'intensità di corrente ($I = P/V$) e la resistenza ($R = V/I$) di ciascuno.

2. Esperimento ed elaborazione dei dati: Misura con il cronometro del cellulare il tempo di funzionamento di uno di essi (ad es., asciugacapelli o microonde) in $4$ usi diversi, considerando un'incertezza di $t \pm 0,5\text{ s}$. Costruisci una tabella con i tempi e l'energia consumata ($E = P \cdot t$, in $\text{kWh}$) e disegna a mano il grafico $E$ in funzione di $t$.

3. Circuito e bolletta reale: Giustifica perché le prese di casa tua sono collegate in parallelo e calcola la $R_{\text{eq}}$ se funzionassero tutte insieme. Consulta sul sito del GME (Gestore dei Mercati Energetici) il prezzo medio giornaliero dell'energia elettrica di oggi (PUN, $€/\text{kWh}$) e calcola il costo settimanale dell'energia se se ne usano $1,5\text{ h}$ al giorno (è una stima: la bolletta comprende anche oneri di rete, oneri di sistema e imposte).

Presenta i tuoi risultati in una breve relazione con una proposta motivata di efficienza.

Verranno valutati:

• Applicazione rigorosa della legge di Ohm, delle potenze e del calcolo di $R_{\text{eq}}$ in parallelo.

• Elaborazione dei dati sperimentali: tabella, grafico e inclusione dell'incertezza ($\pm 0,5\text{ s}$).

• Uso corretto di dati reali del GME e coerenza delle misure di risparmio proposte.