Exercícios: Efeito Joule

Um termoventilador tem na etiqueta a indicação «$2000\ \text{W}$ – $230\ \text{V}$».

1. a) Calcula a intensidade de corrente que o atravessa em funcionamento normal.
2. b) Determina a resistência elétrica do elemento de aquecimento.
3. c) Verifica, usando a expressão $P = R \cdot I^2$, que os valores que obtiveste são compatíveis com a potência indicada na etiqueta.

Uma torradeira tem uma resistência de aquecimento de $46\ \Omega$ e é ligada a uma tomada da rede elétrica ($230\ \text{V}$).

1. a) Calcula a intensidade de corrente que percorre a resistência.
2. b) Determina a potência dissipada por efeito Joule, usando $P = R \cdot I^2$.
3. c) Verifica que obténs o mesmo valor de potência usando $P = U \cdot I$.

No quadro elétrico da casa da Matilde, o circuito da cozinha está protegido por um disjuntor de $16\ \text{A}$ (a tensão da rede é $230\ \text{V}$). Nas instalações mais antigas, esta função de proteção era desempenhada por fusíveis: fios finos que fundem por efeito Joule quando a corrente é excessiva.

1. a) Calcula a potência máxima que pode estar ligada, em simultâneo, nesse circuito.
2. b) A Matilde liga, ao mesmo tempo, um forno de $2500\ \text{W}$ e uma chaleira elétrica de $2000\ \text{W}$. O disjuntor dispara? Justifica com cálculos.
3. c) Explica, com base no efeito Joule, por que razão um fusível protege a instalação contra correntes excessivas.

Uma lâmpada de filamento de $60\ \text{W}$ transforma em luz apenas cerca de 10 % da energia elétrica que consome; o restante é dissipado por efeito Joule. Uma lâmpada LED de $8\ \text{W}$ produz a mesma quantidade de luz.

1. a) Calcula a energia dissipada por efeito Joule pela lâmpada de filamento durante $1\ \text{h}$ de funcionamento, em joules.
2. b) Calcula a energia elétrica consumida pela lâmpada LED no mesmo intervalo de tempo e compara-a com a da lâmpada de filamento.
3. c) Explica, usando o conceito de efeito Joule, por que razão a lâmpada de filamento aquece muito mais do que a LED.

O gráfico da figura mostra como varia a potência dissipada por efeito Joule num condutor de resistência $0,10\ \Omega$ em função da intensidade de corrente que o percorre.

1. a) Lê no gráfico a potência dissipada quando a corrente é $6\ \text{A}$ e verifica o valor com um cálculo.
2. b) Indica, justificando, se a potência dissipada é diretamente proporcional à intensidade de corrente.
3. c) Se a corrente passar de $5\ \text{A}$ para $10\ \text{A}$, quantas vezes maior fica a potência dissipada? Justifica com base na expressão $P = R \cdot I^2$.