Potência Elétrica e Consumo de Energia

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CIÊNCIAS DA NATUREZA
E SUAS TECNOLOGIAS
F B O N L I N E . C O M . B R
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Professor(a): Andrew Aquino
assunto: PotênciA ElétricA
frente: FísicA ii
OSG.: 119801/17
AULA 09
EAD – MEDICINA
Resumo Teórico
 Potência elétrica
Observe as figuras abaixo.
+ –
Movimento dos elétrons através do condutor.
A potência elétrica consumida por um condutor é definida 
como a quantidade de energia térmica usada por ele numa certa 
variação de tempo.
P
E
t
=
∆
Unidade de potência:
No SI: J/s = watt (w) 
kW W
MW W
=
=



10
10
3
6
Ao considerar que toda a energia perdida em um circuito é 
resultado do efeito Joule, admitimos que a energia transformada em 
calor seja igual à energia perdida (W
F
), ou seja:
P
q U
t
=
⋅
∆
Mas sabemos que i
q
t
=
∆
, então, podemos escrever que:
P U i= ⋅
Consumo de energia elétrica
Observe a figura abaixo.
R
i
i
Metal
Metal
Isolante
i –
Todo aparelho elétrico utiliza a eletricidade para funcionar. Para 
determinarmos esse consumo, basta sabermos a potência do aparelho 
e o tempo de utilização dele, ou seja:
P
E
t
E P t= → = ⋅
∆
∆
Se a potência for dada em kW e o tempo, em horas (h), a 
energia será expressa em quilowatt-hora (kWh), bastante utilizada 
na vida cotidiana.
Exercícios
01. (PUC-RJ/2010) Os chuveiros elétricos de três temperaturas 
são muito utilizados no Brasil. Para instalarmos um chuveiro é 
necessário escolher a potência do chuveiro e a tensão que iremos 
utilizar na nossa instalação elétrica. Desta forma, se instalarmos 
um chuveiro de 4.500 W utilizando a tensão de 220 V, nós 
podemos utilizar um disjuntor que aguente a passagem de 21 A. 
Se quisermos ligar outro chuveiro de potência de 4.500 W em uma 
rede de tensão de 110 V, qual deverá ser o disjuntor escolhido? 
A) 21 A
B) 25 A
C) 45 A
D) 35 A
E) 40 A
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Módulo de estudo
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02. (Enem) A distribuição média, por tipo de equipamento, do 
consumo de energia elétrica nas residências no Brasil é apresentada 
no gráfico.
Chuveiro
25%
Ferro
elétrico
5%
Geladeira
30%
Lâmpadas
incandescentes
20%
TV
10%
Máquina
de lavar
5%
Outros
5%
 Como medida de economia, em uma residência com 4 moradores, 
o consumo mensal médio de energia elétrica foi reduzido para 
300 kWh. Se essa residência obedece à distribuição dada no 
gráfico, e se nela há um único chuveiro de 5 000 W, pode-se 
concluir que o banho diário de cada morador passou a ter uma 
duração média, em minutos, de:
A) 2,5 B) 5,0
C) 7,5 D) 10,0
E) 12,0
03. (UFPB) Duas lâmpadas de filamentos, A e B, estão ligadas em 
paralelo e conectadas a uma fonte de 220 V de diferença de 
potencial. A lâmpada A tem uma potência de 55 W, enquanto 
que a lâmpada B tem uma potência de 110 W. 
 Com relação às correntes que atravessam cada lâmpada, é correto 
afirmar que os seus valores são:
A) I
A
 = 0,15 A e I
B
 = 0,30 A 
B) I
A
 = 0,20 A e I
B
 = 0,40 A
C) I
A
 = 0,25 A e I
B
 = 0,50 A 
D) I
A
 = 0,30 A e I
B
 = 0,60 A
E) I
A
 = 0,35 A e I
B
 = 0,70 A
04. (Uerj) Para dar a partida em um caminhão, é necessário que sua 
bateria de 12 V estabeleça uma corrente de 100 A durante um 
minuto. A energia, em joules, fornecida pela bateria, corresponde a:
A) 2,0 × 101 
B) 1,2 × 102
C) 3,6 × 103 
D) 7,2 × 104
05. (Fuvest-SP/2009) Na maior parte das residências que dispõem 
de sistemas de TV a cabo, o aparelho que decodifica o sinal 
permanece ligado sem interrupção, operando com uma potência 
aproximada de 6 W, mesmo quando a TV não está ligada.
 O consumo de energia do decodificador, durante um mês (30 dias), 
seria equivalente ao de uma lâmpada de 60 W que permanecesse 
ligada, sem interrupção, durante:
A) 6 horas. B) 10 horas.
C) 36 horas. D) 60 horas.
E) 72 horas.
06. (FGV-RJ) Visando economizar energia elétrica, uma família que, em 
30 dias, consumia em média 240 kWh, substituiu doze lâmpadas 
de sua residência, dez de 60 W e duas de 100 W, por lâmpadas 
econômicas de 25 W. Na situação em que as lâmpadas ficam 
acesas 4 horas por dia, a troca resultou em uma economia de 
energia elétrica, aproximadamente, de: 
A) 62% B) 37%
C) 25% D) 15%
E) 5%
07. (Enem-MEC/2010) A eficiência de um processo de conversão de 
energia é definida como a razão entre a produção de energia ou 
trabalho útil e o total de energia no processo. A figura mostra 
um processo em várias etapas. Nesse caso, a eficiência geral será 
igual ao produto das eficiências das etapas individuais.
 A entrada de energia que não se transforma em trabalho útil é 
perdida sob formas não utilizáveis (como resíduos de calor).
Usina de força
E
1
 = 0,35
Linhas de transmissão
E
2
 = 0,90
Eficiência geral da
conversão de energia
química em energia luminosa
= E
1
 · E
2
 · E
3
 = 0,35 · 0,90 · 0,05 = 0,016
Eficiência
geral = 1,6%
Luz
E
3
 = 0,05
HINRICHS, R. A. Energia e Melo Ambiente.
São Paulo: Pioneira. Thomson Learning, 2003. (Adaptado)
 Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia 
implica economizar recursos e combustíveis. Das propostas 
seguintes, qual resultará em maior aumento da eficiência geral 
do processo?
A) Aumentar a quantidade de combustível para a queima na usina 
de força.
B) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e 
muita luminosidade.
C) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos nas 
moradias.
D) Utilizar cabos com menor diâmetro, nas linhas de transmissão, 
a fim de economizar o material condutor.
E) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras, nas 
linhas de transmissão, e lâmpadas fluorescentes, nas moradias.
08. (EsPCEx (Aman)/2014) O disjuntor é um dispositivo de proteção 
dos circuitos elétricos. Ele desliga automaticamente e o circuito 
onde é empregado, quando a intensidade da corrente elétrica 
ultrapassa o limite especificado. 
 Na cozinha de uma casa ligada à rede elétrica de 127 V, há três 
tomadas protegidas por um único disjuntor de 25 A, conforme o 
circuito elétrico representado, de forma simplificada, no desenho 
abaixo.
disjuntor
tomada
127 V
desenho ilustrativo - fora de escala
tomada tomada
 A tabela a seguir mostra a tensão e a potência dos aparelhos 
eletrodomésticos, nas condições de funcionamento normal, que 
serão utilizados nesta cozinha.
Aparelhos
Forno de 
micro-ondas
lava-
louça
geladeira cafeteira liquidificador
Tensão 
(V)
127 127 127 127 127
Potência 
(W)
2000 1500 250 600 200
 Cada tomada conectará somente um aparelho, dos cinco já citados 
acima.
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Módulo de estudo
 Considere que os fios condutores e as tomadas do circuito elétrico 
da cozinha são ideais. O disjuntor de 25 A será desarmado, 
desligando o circuito, se forem ligados simultaneamente: 
A) forno de micro-ondas, lava-louça e geladeira. 
B) geladeira, lava-louça e liquidificador. 
C) geladeira, forno de micro-ondas e liquidificador. 
D) geladeira, cafeteira e liquidificador. 
E) forno de micro-ondas, cafeteira e liquidificador. 
09. (Uece/2014) Pelo filamento do farol de um carro passa uma 
corrente de 4 A. A tensão fornecida ao farol pela bateria 
automotiva é de 12 V. Note que nem toda a energia elétrica 
fornecida é convertida em energia luminosa, sendo parte dela 
perdida na forma de calor. Nessas condições, a potência, em 
Watts, fornecida à lâmpada é:
A) 48. B) 3.
C) 1/3. D) 12.
10. (Fatec/2013) Jorge comprou um desses ferros e, para utilizá-lo, 
precisa comprar também uma extensão de fio que conecte o 
aparelho a uma única tomada de 110 V disponível no cômodo 
em que passa roupas. As cinco extensões que encontra à venda 
suportam as intensidades de correntes máximas de 5 A, 10 A, 
15 A, 20 A e 25 A, e seus preços aumentam proporcionalmente 
às respectivas intensidades.
 Sendo assim, a opção que permite o funcionamento adequado de 
seu ferro de passar, em potência máxima, sem danificar a extensão 
de fio e que seja a de menor custo para Jorge, será a que suporta 
o máximo de 
A) 5 A. B) 10A.
C) 15 A. D) 20 A.
E) 25 A.
11. (UFPB/2011) Boa parte dos aparelhos eletrônicos modernos conta 
com a praticidade do modo de espera denominado stand-by. 
Nesse modo, os aparelhos ficam prontos para serem usados e, 
embora “desligados”, continuam consumindo energia, sendo o 
stand-by responsável por um razoável aumento no consumo de 
energia elétrica.
 Para calcular o impacto na conta de energia elétrica, devido à 
permanência de cinco aparelhos ininterruptamente deixados no 
modo stand-by por 30 dias consecutivos, considere as seguintes 
informações:
• cada aparelho, operando no modo stand-by, consome 5 J de 
energia por segundo;
• o preço da energia elétrica é de R$ 0,50 por kWh.
 A partir dessas informações, conclui-se que, no final de 30 dias, 
o custo com a energia consumida por esses cinco aparelhos, 
operando exclusivamente no modo stand-by, será de: 
A) R$ 17,00 B) R$ 15,00
C) R$ 13,00 D) R$ 11,00
E) R$ 9,00
12. (Fatec/2010) Durante uma aula de Física, o professor pede a seus 
alunos que calculem o gasto mensal de energia elétrica que a escola 
gasta com 25 lâmpadas fluorescentes de 40 W cada, instaladas 
em uma sala de aula. Para isso, o professor pede para os alunos 
considerarem um uso diário de 5 horas, durante 20 dias no mês.
 Se o preço do kWh custa R$ 0,40 em média, o valor encontrado, 
em reais, será de 
A) 100. B) 80. 
C) 60. D) 40. 
E) 20. 
13. (Enem/2010) Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são 
utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são 
constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o 
estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma 
corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes 
de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os 
valores de corrente por eles suportados.
Fusível Corrente Elétrica (A)
Azul 1,5
Amarelo 2,5
Laranja 5,0
Preto 7,5
Vermelho 10,0
 Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência 
que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, 
com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamento, 
o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um 
fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga 
dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção 
desse novo circuito é o 
A) azul. B) preto.
C) laranja. D) amarelo.
E) vermelho.
14. (Enem 2ª aplicação/2010) Quando ocorre um curto-circuito em 
uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total 
do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente 
muito elevada.
 O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente 
elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se 
fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a 
mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos 
de proteção.
 Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 
110 V, em uma residência, possua três posições de regulagem 
da temperatura da água. Na posição verão, utiliza 2100 W, na 
posição primavera, 2400 W e na posição inverno, 3200 W.
GREF. Física 3: Eletromagnetismo. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado).
 Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três 
posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de 
incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a 
ser utilizado? 
A) 40 A B) 30 A 
C) 25 A D) 23 A 
E) 20 A
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15. (UFG/2009) Uma lâmpada fluorescente compacta (LFC) consome 
75% menos energia do que uma lâmpada incandescente. 
O fusível de proteção de uma residência permite o máximo de 
seis lâmpadas incandescentes de 100 W ligadas em paralelo. 
Um cidadão, preocupado com o consumo de energia, resolve 
trocar seis lâmpadas incandescentes por seis LFCs. Nessas 
condições, qual o comportamento da corrente total do circuito e 
qual o número máximo de LFCs que o fusível suporta? 
A) Reduz a 25% e 24. 
B) Reduz a 75% e 18. 
C) Aumenta a 75% e 12. 
D) Aumenta de 25% e 6. 
E) Aumenta de 400% e 24. 
Resoluções
01. Dados: P = 4.500 W; U = 110 V.
 P iU i P
U
A= ⇒ = = =
4 500
110
40 9
.
, .
 Portanto, o disjuntor escolhido deverá ser o de 45 A, que é o valor 
mais próximo do acima do calculado.
 Resposta: C
02. Dos 300 kWh consumidos mensalmente, 25% correspondem ao 
uso do chuveiro elétrico. Assim, para o chuveiro, temos o consumo 
mensal:
25% · 300 kWh → 0,25 · 300 kWh = 75 kWh
O consumo diário será E kWh kWh= =
75
30
2 5,
 Sendo ∆t a duração média do banho de cada um dos quatro 
moradores e a potência do chuveiro Pot = 5000 W = 5 kW, temos:
 E
el
 = Pot · ∆t → 2,5 = 5 · 4 · ∆t →
 ∆t = 0,125 h → ∆t = 0,125 · 60 min → ∆t = 7,5 min
 Resposta: C
03. Calculando as correntes em cada lâmpada, temos:
P/ A: P/B:
Pot = i · U Pot = i · U
55 = i
A
 · 220 110 = i
B
 · 220
I
A
 = 0,25 A i
B
 = 0,5 A
 Resposta: C
04. Dados:
U = 12 V; i = 100 A; ∆t = 1 min = 60 s.
Usando a equação da elétrica:
∆E = P ∆t = Ui∆t = (12) (100) (60) = 72 000 J = 7,2 ×104 J
 Resposta: D
05. Decodificador:
W
d
 = P
od
 · ∆t = 6 · 30 · 24 → W
d
 = 4.320 W · h
Lâmpada:
W
1
 = P
ol
 · ∆t → W
1
 = W
d
 = 4.320 = 60 · ∆t → ∆ ∆t t h= → =
4320
60
72
 Resposta: E
06. Cálculo de redução de potência:
∆P W kW= × + ×( ) − × = =10 60 2 100 12 25 500 0 5,
Cálculo da redução de consumo:
∆
∆
∆
∆
∆P
E
t
E
E kWh= → =
×
→ =0 5
4 30
60,
Em percentual: 
60
240
100 25× = %
 Resposta: C
07. As lâmpadas fluorescentes produzem maior luminosidade utilizando a 
mesma potência, e materiais com melhores características condutoras 
reduzem a perda de energia por calor (efeito Joule).
 Resposta: E
08. Calculando a potência máxima que o disjuntor permite que seja 
consumida:
P
max
 = U I
máx
 = 127 · 25 = 3.175 W
Verificando a alternativa [A]:
P
T
 = 2.000 + 1.500 + 250 = 3.750 W.
 Esses três aparelhos ligados simultaneamente consomem mais 
que a potência máxima, desarmando o disjuntor. 
 Resposta: A
09. Da expressão da potência útil fornecida por uma bateria:
P = U i = 12 · 4 ⇒ P W= 48
 Resposta: A
10. Dados: P = 1.440 W; U = 110 V.
Da expressão da potência elétrica:
P Ui i
P
U
A= ⇒ = = ≅
1 440
110
13 1
.
,
 Portanto, de acordo com as opções fornecidas, a extensão 
adequada é a que suporta o máximo de 15 A.
 Resposta: C
11. P = 25 J/s = 25 W = 0,025 kW
 Calculando a energia consumida:
P
W
t
W
kWh= → =
×
→
∆
0 025
30 24
18,
Calculando o custo:
1 0 50
18
kWh R
kWh X
− − − − − − −
− − − − − −
$ ,
X = R$ 9,00.
 Resposta: E
12. Dados:
Pot = 25(40) = 1.000 W = 1 kW; ∆t = 20 dias = 20(5) = 100 h.
A energia consumida é: En = Pot · ∆t = 100 kWh.
 O custo mensal (C) é dado por: 
C = En · (0,40) = 100 · (0,40) ⇒ C = R$ 40,00.
 Resposta: D
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Módulo de estudo
13. Dados: 
P = 55 W; U = 36 V.
 Calculando a corrente em cada farol:
P U i i
P
U
A= ⇒ = =
55
36
.
 Quando eles são ligados a um mesmo fusível, a corrente é o dobro.
I i I A= = = ⇒ =2 2
55
36
110
36
3 05, .
 Para aguentar essa corrente, o menor valor de fusível deve 
ser 5 A, ou seja, o laranja. 
 Resposta: C
14. A corrente é máxima quando a potência é máxima. Assim:
P U i i
P
U
A= ⇒ = = ≅
3 200
110
29 1
.
, .
 Portanto, deve ser utilizado um disjuntor de valor mínimo de 
30 A.
 Resposta: B
15. Se a lâmpada fluorescente gasta 75% a menos que a 
incandescente, então ela gasta apenas 25% do que gasta a 
incandescente, ou seja, o consumo reduz-se a 25% ou a 
1
4
.
 Sob mesma tensão, a corrente é diretamente proporcional 
à potência (P = U i). Como reduz-se a potência a 1/4, a 
corrente também é reduzida a 
1
4
, podendo ser quadruplicada 
a quantidade de lâmpadas. Ou seja, o fusível suporta até 
24 lâmpadas fluorescentes.
 Resposta: A
Supervisor/Diretor: Marcelo Pena – Autor: Andrew Aquino
Dig: Georgenes – Rev.: Lucelena