FísicaENEMBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

DISSERTATIVA — Uma comunidade demanda P = 12,0 kW a U = 230 V. A usina fica L = 2,00 km. Opção A: transmissão…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

DISSERTATIVA — Uma comunidade demanda P = 12,0 kW a U = 230 V. A usina fica L = 2,00 km. Opção A: transmissão direta a 230 V por linha com r_lin = 0,050 O/km. Opção B: elevar para 11,0 kV com transformadores em ambas as pontas (eficiência 98% cada) e linha com r_lin = 0,0005 O/km. Calcule perdas em cada opção e indique a melhor justificando por números (usar SI).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: Opção A: I = P/U = 12000/230 ˜ 52,174 A. R_line = 0,050·2 = 0,100 O. Perda_line = I²·R_line ˜ (52,174²)·0,1 ˜ 272 W (~2,27% de 12 kW). Opção B: I' = 12000/11000 ˜ 1,0909 A. R_line' = 0,0005·2 = 0,001 O. Perda_line' ˜ (1,0909²)·0,001 ˜ 0,0012 W (negligível). Transformadores: eficiência combinada = 0,98² = 0,9604 ? perdas ˜ 12 000·(1-0,9604) ˜ 468,8 W (~3,91%). Conclusão: embora a perda na linha com 11 kV seja quase nula, as perdas em transformadores tornam B pior neste caso curto (2 km); escolher A por menores perdas totais (˜272 W vs ˜469 W).

Explicação

A análise das perdas em cada opção mostra que, apesar das perdas na linha de 11 kV serem quase nulas, as perdas nos transformadores são significativas, resultando em um total maior de perdas na Opção B. A Opção A apresenta perdas totais menores, o que a torna mais eficiente para a transmissão de energia a uma distância de 2 km. Portanto, a escolha da Opção A é justificada pelos números, que indicam uma solução mais econômica em termos de perdas.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

perdas de potência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

perdas de potência · cálculo de resistência

📚 Reveja

Revisar conceitos de potência, resistência e eficiência em circuitos elétricos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a eficiência dos transformadores com a eficiência total do sistema, não considerando as perdas na linha de transmissão corretamente.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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