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Exercícios sobre energia elétrica (com respostas explicadas)

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A energia elétrica está presente em diversas situações do nosso cotidiano e compreender seus conceitos é fundamental para interpretar e resolver problemas práticos.

Confira estes exercícios com respostas explicadas que abordam temas como consumo de energia, eficiência, potência e segurança elétrica — tudo de forma clara e acessível para reforçar seus estudos.

Questão 1

Um eletricista foi contratado para instalar um chuveiro elétrico com potência nominal de 5500 W em uma residência. Sabendo que a tensão da rede é de 220 V, ele precisa escolher o circuito adequado para a instalação. Considerando as informações fornecidas e que o disjuntor do circuito deve suportar 20% a mais do que a corrente nominal do chuveiro, qual é a capacidade mínima adequada em amperes do disjuntor a ser usado?

a) 30 A

b) 25 A

c) 20 A

d) 35 A

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa a) 30 A

Para resolver, devemos primeiro calcular a corrente nominal do chuveiro usando a fórmula:

i igual a P sobre Vi espaço igual a espaço 5500 sobre 220 igual a 25 espaço A

Agora, para encontrar a capacidade do disjuntor. Basta adicionar 20% à corrente nominal. Assim:

i com d i s j u n t o r subscrito fim do subscrito igual a i espaço mais espaço 20 sobre 100. ii com d i s j u n t o r subscrito fim do subscrito igual a 25 espaço mais espaço 20 sobre 100.25 espaço igual a espaço 25 espaço mais espaço 5 espaço igual a espaço 30 espaço A

Portanto, a capacidade mínima adequada do disjuntor é de 30 A.

Ainda com dúvidas? Pergunta ao Ajudante IA do Toda Matéria

Questão 2

Com a crescente preocupação ambiental, muitas pessoas estão optando por veículos elétricos. Um motorista decidiu adquirir um modelo de carro elétrico cuja bateria possui uma capacidade de 60 kWh. Este carro consome em média 15 kWh para percorrer 100 km. Em uma viagem planejada, 10% da energia é perdida devido à ineficiência do sistema.

Considerando uma carga completa da bateria, qual seria a autonomia máxima aproximada desse veículo?

a) 200 km

b) 270 km

c) 360 km

d) 400 km

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa c) 360 km

Vamos primeiro calcular a energia útil disponível. O enunciado diz que há uma perda de 10% devido à ineficiência. Isso significa que 90% da energia da bateria é utilizável, ou:

E n e r g i a espaço u t i l i z á v e l espaço igual a espaço 60 espaço k W h.90 sobre 100 igual a 54 espaço k W h

Agora vamos calcular a autonomia, considerando o consumo de 15 kWh para cada 100 km. Para isso basta fazer uma regra de três:

g a s t o espaço d e espaço 15 espaço k W h espaço seta dupla para a esquerda e para a direita a n d a espaço 100 espaço k mg a s t o espaço d e espaço 54 espaço k W h espaço seta dupla para a esquerda e para a direita a n d a espaço x espaço k mE n t ã o dois pontos15 espaço k W h espaço. espaço x espaço igual a espaço 100 espaço k m espaço. espaço 54 espaço k W h15 espaço. espaço x espaço igual a 5400 espaço k mx espaço igual a espaço 5400 sobre 15 igual a 360 espaço k m

A autonomia máxima é de 360 km.

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Questão 3

Durante um inverno rigoroso, uma família utiliza dois aparelhos elétricos diariamente para atividades essenciais: um aquecedor elétrico com potência de 2000 W e um secador de cabelos com potência de 1500 W.

Sabendo que o aquecedor funciona por 3 horas diárias e o secador por 30 minutos, qual é o consumo total de energia elétrica em kWh desses aparelhos ao final de 10 dias? Considere um custo médio de energia de R$ 0,60 por kWh.

a) 58,0 kWh

b) 67,5 kWh

c) 72,5 kWh

d) 83,5 kWh

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa b) 67,5 kWh

Primeiro vamos calcular o consumo diário do aquecedor. Sabemos que sua potência é de 2000 W ou 2 kW, e que o tempo de uso diário é de 3 horas. Assim:

C o n s u m o espaço d i á r i o com a q u e c e d o r subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço 2 espaço k W espaço. espaço 3 h espaço igual a espaço 6 espaço k W h

Agora, vamos calcular o consumo diário do secador de cabelos. Foram dados o tempo de uso diário de 30 minutos e a potência de 1500 W ou 1,5 kW. Assim, temos:

C o n s u m o espaço d i á r i o com s e c a d o r subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço 1 vírgula 5 espaço k W espaço. espaço 0 vírgula 5 espaço h espaço igual a espaço 0 vírgula 75 espaço k W h

Agora podemos calcular o consumo diário total, considerando esses dois equipamentos.

C o n s u m o espaço d i á r i o com t o t a l subscrito fim do subscrito espaço igual a espaço 6 espaço k W h espaço mais espaço 0 vírgula 75 espaço k W h espaço igual a espaço 6 vírgula 75 espaço k W h

Para calcular o consumo total em 10 dias, basta multiplicar o valor do consumo diário total por 10 ou fazer uma regra de três:

c o n s u m o espaço e m espaço 1 espaço d i a espaço espaço espaço espaço espaço seta dupla para a esquerda e para a direita espaço 6 vírgula 75 espaço k W hc o n s u m o espaço e m espaço 10 espaço d i a s espaço seta dupla para a esquerda e para a direita x espaçoE n t ã o dois pontos1 espaço. espaço x espaço igual a espaço 6 vírgula 75 espaço k W h espaço.10 espaçox espaço igual a espaço 67 vírgula 5 espaço k W k

Questão 4

Os desfibriladores externos automáticos (DEA) são dispositivos portáteis que fornecem choques elétricos ao coração durante uma parada cardíaca. Imagine que um DEA aplica um choque com uma energia de 300 J.

Se a resistência do corpo humano durante a desfibrilação é de 75 ohms, qual é a tensão aproximada, em volts, aplicada pelo dispositivo?

a) 150 V

b) 250 V

c) 500 V

d) 1500 V

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa a) 150 V

Para encontrar a tensão, devemos usar a relação entre energia (E), resistência (R) e corrente (i). A energia E é dada por:

E igual a V ao quadrado sobre R

Isolando V, vem:

V ao quadrado igual a espaço E espaço. espaço RV espaço igual a espaço raiz quadrada de E espaço. espaço R fim da raiz

Substituindo os valores, ficamos com:

V espaço igual a espaço raiz quadrada de 300 espaço. espaço 75 fim da raiz espaço igual a espaço raiz quadrada de 22500 espaço igual a espaço 150 espaço

V = 150 V

Portanto, a tensão aproximada aplicada pelo dispositivo é de 150 V.

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Questão 5

Com o aumento da preocupação ambiental, muitas residências estão adotando o uso de painéis solares para gerar energia elétrica. Uma família instalou em sua residência um sistema de painéis solares que tem uma eficiência de 80% e produz uma potência média de 5 kW durante a irradiação solar por um período de 6 horas diárias.

Considerando as perdas de eficiência, qual é a quantidade total de energia elétrica realmente gerada em kWh ao longo de 30 dias?

a) 1080 kWh

b) 900 kWh

c) 864 kWh

d) 720 kWh

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa d) 720 kWh

A primeira coisa a fazer é calcular a energia diária gerada sem considerar a eficiência de 80%, mas sim considerando como se o sistema tivesse eficiência total.

Foram dados no enunciado: potência média de 5 kW para uma irradiação solar de 6 h por dia. Assim, a produção de energia elétrica diária é dada por:

E = P . t

Substituindo os valores, vem:

Ediária = 5 kW . 6 h = 30 kWh

Vamos agora ajustar esse valor para a eficiência de 80%, usando uma regra de três ou:

e f i c i ê n c i a espaço 100 sinal de percentagem espaço seta dupla para a esquerda e para a direita espaço E com d i á r i a subscrito fim do subscrito espaço é espaço 30 espaço k W he f i c i ê n c i a espaço espaço 80 sinal de percentagem espaço espaço espaço seta dupla para a esquerda e para a direita E com d i á r i a subscrito fim do subscrito espaço é espaço x espaço k W h100 sobre 100 espaço. espaço x espaço igual a espaço 80 sobre 100 espaço. espaço 30x espaço igual a espaço 24 espaço k W h

Temos que a energia elétrica real gerada a cada dia é de 24 kWh.

Por fim, vamos agora calcular a energia elétrica total gerada em 30 dias, usando outra regra de três:

E espaço g e r a d a espaço e m espaço 1 espaço d i a espaço espaço espaço espaço espaço seta dupla para a esquerda e para a direita espaço 24 espaço k W hE espaço g e r a d a espaço e m espaço 30 espaço d i a s espaço seta dupla para a esquerda e para a direita espaço x1. espaço x espaço igual a espaço 24 espaço. espaço 30x espaço igual a espaço 720 espaço k W h

Portanto, a quantidade total de energia realmente gerada é de 720 kWh.

Questão 6

Com o objetivo de promover a sustentabilidade, muitas residências adotam placas de aquecimento solar para reduzir o consumo de energia elétrica associada ao aquecimento de água.

Analise e classifique cada uma das alternativas abaixo como Verdadeira (V) ou Falsa (F) e depois marque a alternativa correta.

I. As placas de aquecimento solar podem substituir completamente a necessidade de aquecedores elétricos, mesmo durante todas as estações do ano.

II. A eficiência das placas de aquecimento solar pode ser afetada por fatores como ângulo de inclinação, orientação e sombreamento, o que pode impactar o desempenho geral.

III. Para que um sistema de aquecimento solar substitua totalmente um chuveiro elétrico de 5500 W usado por 15 minutos diariamente, seria necessário receber aproximadamente 1,375 kWh de energia solar por dia.

a) V, V, V

b) F, V, V

c) V, V, F

d) F, F, V

Gabarito explicado

Resposta correta: alternativa b) F, V, V

Vamos analisar cada afirmativa:

I. As placas de aquecimento solar podem substituir completamente a necessidade de aquecedores elétricos, mesmo durante todas as estações do ano.

Falso. Em regiões com pouca insolação durante certas épocas do ano, ou durante períodos prolongados de mau tempo, pode ser necessário um sistema suplementar de aquecimento.

II. A eficiência das placas de aquecimento solar pode ser afetada por fatores como ângulo de inclinação, orientação e sombreamento, o que pode impactar o desempenho geral.

Verdadeiro. Vários fatores influenciam a eficiência das placas solares, incluindo sua orientação, o ângulo de inclinação e a presença de sombras.

III. Para que um sistema de aquecimento solar substitua totalmente um chuveiro elétrico de 5500 W usado por 15 minutos diariamente, seria necessário receber aproximadamente 1,375 kWh de energia solar por dia.

Vamos transformar 15 minutos em horas: 15 min = 0,25 h e a potência em kW fazendo 5500 W = 5,5 kW.

O cálculo da energia necessária por dia é dada pela equação da energia, a saber:

E = P . t

E = 5,5 kWh . 0,25 h

E = 1,375 kWh

Portanto, a frase III é verdadeira.

A alternativa correta é a b) F, V, V

Continue testando seus conhecimentos com mais exercícios de física para 3º ano do ensino médio (com respostas).

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