Uma bobina (R = 4,0 O) é alimentada por uma bateria de 9,0 V durante 20 minutos. Calcule a energia dissipada…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma bobina (R = 4,0 O) é alimentada por uma bateria de 9,0 V durante 20 minutos. Calcule a energia dissipada na bobina em joules e em kWh. Use I = V/R, P = V·I, E = P·t (t em s).
- A) I = V·R = 36 A; P = 324 W; E = 324·1200 = 3,89×10^5 J.
- B) E = 2,43×10^4 kJ (calculado por V²·t/R).
- C) E = 6,75 kWh.
- D) I=2,25 A; P=20,25 W; E=20,25·1200 = 2,43×104 J = 0,00675 kWh.
- E) I = 2,25 A; P = I²·R = 20,25 W; E = 20,25·20 = 405 J.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Converter o tempo para segundos: 20 min = 20 x 60 = 1200 s. Passo 2: Calcular a corrente pela lei de Ohm, I = V/R = 9,0/4,0 = 2,25 A. Passo 3: Calcular a potência dissipada, P = V x I = 9,0 x 2,25 = 20,25 W (equivale também a I^2 x R = 2,25^2 x 4,0 = 20,25 W). Passo 4: Calcular a energia, E = P x t = 20,25 x 1200 = 24300 J, ou seja, 2,43 x 10^4 J. Passo 5: Converter para kWh, sabendo que 1 kWh = 3,6 x 10^6 J: E = 24300 / 3,6 x 10^6 = 0,00675 kWh. Passo 6: Conclusão: a alternativa correta é a D, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque multiplicou V por R em vez de dividir. A alternativa B está errada porque o valor 2,43 x 10^4 J está rotulado como kJ, o que daria 24 MJ. A alternativa C está errada porque 6,75 corresponde a 6,75 Wh, e não a kWh. A alternativa E está errada porque usou 20 s em vez de 1200 s para o tempo.
💡 Dica: Calcule a corrente, a potência e, por fim, a energia dissipada.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou a corrente como V vezes R, em vez de V dividido por R, e depois propagou esse erro para a potência e a energia.
Por que engana: Confundir a fórmula da potência elétrica, utilizando a tensão ao invés da corrente para calcular a energia dissipada.
O aluno usou a fórmula correta V^2 x t / R, obtendo 24300 J, mas escreveu o resultado em kJ, o que multiplica o valor por 1000.
O aluno obteve 20,25 W x 1/3 h = 6,75 Wh e rotulou o resultado como kWh, confundindo o prefixo de unidade (Wh com kWh), o que gera um valor 1000 vezes maior.
I=9/4=2,25 A; P=9·2,25=20,25 W; t=20 min=1200 s; E=P·t=20,25·1200=24 300 J; /3,6·106?0,00675 kWh.
O aluno calculou a potência corretamente, mas usou 20 s como tempo, sem converter os 20 minutos para 1200 segundos.
Raio-X da questão
energia dissipada em resistores
avaliacao
lei de ohm · potencia eletrica
Revisar as fórmulas de potência e energia em circuitos elétricos.
Confundir a fórmula da potência elétrica, utilizando a tensão ao invés da corrente para calcular a energia dissipada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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