Potência e consumo elétrico

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

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

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

Qual dos aparelhos transforma mais energia elétrica a cada segundo?

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

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 se utilizares apenas o forno? Justifica.

Na fatura da eletricidade o consumo surge em $\text{kWh}$. O quilowatt-hora é uma unidade de potência ou de energia? Explica por palavras tuas o que significa consumir $1\ \text{kWh}$.

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

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

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

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

1. a) Durante quantas horas pode alimentar um frigorífico elétrico de $50\ \text{W}$?
2. b) E uma lâmpada de $10\ \text{W}$? Justifica por que razão dura mais com uma do que com a outra.

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

1. a) Corrige a frase: que unidade corresponde à potência?
2. b) Explica a diferença entre potência e energia utilizando o exemplo do secador.
3. c) Se o secador for de $2000\ \text{W}$ e for utilizado durante $15\ \text{min}$, quanta energia consome, em $\text{kWh}$?

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

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

Saímos de casa um dia inteiro e deixámos ligada por engano uma lâmpada de $100\ \text{W}$ durante $10\ \text{h}$.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ consumiu?
2. b) Quanto dinheiro se desperdiçou, a $0,20\ \text{€/kWh}$?

Uma consola de videojogos tem uma potência de $200\ \text{W}$ e é utilizada $3\ \text{h}$ por dia.

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

Uma placa vitrocerâmica de $2\ \text{kW}$ funciona durante $15\ \text{min}$.

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

Em casa da Lúcia utilizam-se diariamente: um forno de $2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$, dez lâmpadas LED de $10\ \text{W}$ ligadas $5\ \text{h}$ e um frigorífico de $200\ \text{W}$ a funcionar $24\ \text{h}$.

1. a) Calcula os $\text{kWh}$ que cada equipamento consome por dia.
2. b) Quantos $\text{kWh}$ se consomem no total num mês de $30$ dias?
3. c) A quanto ascende a fatura do mês a $0,20\ \text{€/kWh}$?

O que consome mais num 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) Calcula o consumo mensal de cada opção, em $\text{kWh}$.
2. b) Qual consome mais?
3. c) Calcula o custo mensal de cada opção a $0,20\ \text{€/kWh}$.

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

1. a) Quanto custa a energia consumida?
2. b) A família ajusta o termóstato do termoacumulador e consegue reduzir o consumo em $25\ \%$: quantos $\text{kWh}$ poupa por mês?
3. c) Quanto dinheiro representa essa poupança num ano?

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

1. a) O que indica essa letra?
2. b) Que letra convém escolher para pagar menos na fatura? Porquê?

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) Calcula a energia que cada uma consome num mês de $30$ dias, em $\text{kWh}$.
2. b) Com o $\text{kWh}$ a $0,20\ \text{€/kWh}$, quanto dinheiro se poupa por mês com a LED?

A etiqueta de um frigorífico novo indica um consumo de $150\ \text{kWh}$ por ano, enquanto o antigo de casa gasta $450\ \text{kWh}$ por ano.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ se poupam em cada ano com o novo?
2. b) Quanto dinheiro representa essa poupança a $0,20\ \text{€/kWh}$?

Em casa do Nico, os aparelhos em modo de espera (o televisor desligado no botão vermelho, os carregadores ligados à tomada, a consola 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 num ano de $365$ dias?
3. c) Quanto dinheiro se poupava por ano se se desligassem da tomada, a $0,20\ \text{€/kWh}$?
4. d) Consideras uma poupança importante? Justifica a resposta com os dados.

A tarifa de eletricidade de casa tem dois preços: $0,30\ \text{€/kWh}$ nas horas de ponta e $0,10\ \text{€/kWh}$ nas horas de vazio. A máquina de lavar roupa, de $2\ \text{kW}$, realiza um programa de $2\ \text{h}$.

1. a) Quanto custa utilizá-la nas horas de ponta?
2. b) E nas horas de vazio?
3. c) Se se fizerem $12$ máquinas por mês, quanto se poupa por mês realizando as lavagens sempre nas horas de vazio?

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

1. a) Quanto dinheiro se poupa em cada ano com o televisor novo?
2. b) Quantos anos demorará a poupança a compensar o preço do televisor?
3. c) Considera que vale a pena a troca? Justifica a resposta com os dados.

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 se utilizares apenas o forno? Justifica.

A instalação de uma habitação admite no máximo $3450\ \text{W}$ em simultâneo; se este valor for ultrapassado, o disjuntor dispara e a eletricidade vai abaixo. A rede é de $230\ \text{V}$. A figura compara a potência dos aparelhos com esse máximo.

1. a) Que intensidade máxima permite a instalação?
2. b) Podemos utilizar em simultâneo o forno ($2300\ \text{W}$) e a máquina de lavar ($2000\ \text{W}$)? Justifica com cálculos.
3. c) E o forno juntamente com o micro-ondas ($1150\ \text{W}$)?

Desafio do tema. Transforma-te em auditor energético da tua própria casa! Investiga o consumo elétrico do teu lar para conceber uma proposta de poupança realista:

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

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

3. Circuito e fatura real: Justifica por que razão as tomadas da tua casa estão ligadas em paralelo e calcula a $R_{\text{eq}}$ se funcionassem ao mesmo tempo. Consulta no site da REN (Redes Energéticas Nacionais) ou da ERSE o preço médio da eletricidade de hoje ($€/\text{kWh}$) e calcula o custo semanal da energia se forem usados $1,5\text{ h}$ por dia (é uma estimativa: a fatura inclui ainda tarifas de acesso às redes, encargos e impostos).

Apresenta os teus resultados num relatório breve com uma proposta fundamentada de eficiência.

Será valorizado:

• Aplicação rigorosa da lei de Ohm, potências e 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 REN/ERSE e coerência das medidas de poupança propostas.