3. (Ita) Morando em quartos separados e visando economizar energia, dois estudantes combinam de interligar em série cada uma de suas lâmpadas de 1...

Sim, houve vantagem para um dos estudantes. A claridade aumentou para o estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 200 W, pois a potência total da série aumentou de 200 W para 300 W. Já para o estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 50 W, a claridade diminuiu, pois a potência total da série caiu de 200 W para 150 W. Isso pode ser justificado quantitativamente pela fórmula da potência elétrica, que é dada por P = V x I, onde P é a potência em watts, V é a tensão em volts e I é a corrente em amperes. Como as lâmpadas estão em série, a corrente é a mesma em ambas. Portanto, podemos usar a fórmula P = V²/R, onde R é a resistência elétrica da lâmpada. Antes da troca das lâmpadas, a resistência total da série era de 200 ohms (100 ohms em cada lâmpada). A potência total era de 200 W, o que significa que a tensão total era de 220 V (no Brasil). Depois da troca das lâmpadas, a resistência total da série passou a ser de 150 ohms [(100+200)/2], no caso do estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 200 W. A potência total passou a ser de 300 W, o que significa que a tensão total passou a ser de 264 V. Já no caso do estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 50 W, a resistência total passou a ser de 83,3 ohms [(100+50)/2]. A potência total passou a ser de 150 W, o que significa que a tensão total passou a ser de 193 V. Portanto, a claridade aumentou para o estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 200 W, pois a tensão total aumentou, enquanto a claridade diminuiu para o estudante que trocou a lâmpada de 100 W por uma de 50 W, pois a tensão total diminuiu.