Projeto: uma lanterna deve fornecer 12 V e potência média P = 36 W por t = 2,00 h. Usa-se células Li-ion com…
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
Projeto: uma lanterna deve fornecer 12 V e potência média P = 36 W por t = 2,00 h. Usa-se células Li-ion com tensão nominal Vc = 3,70 V, capacidade Q = 2,50 Ah e resistência interna rc = 0,050 O. Determine (a) número de células em série e em paralelo para suprir tensão e energia, (b) resistência interna total do pacote, (c) corrente do pacote durante operação e perdas por aquecimento. Inclua fórmulas e cálculos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Energia requerida: E = P·t = 36 W·2 h = 72 Wh. Energia por célula: Ec = Vc·Q = 3,7·2,5 = 9,25 Wh. (a) Tensões: n_s = ceil(12/3,7)=4 ? V_pack˜14,8 V. Energia por série: 4·9,25 = 37,0 Wh. n_p = ceil(72/37,0)=2 ? arranjo 4s2p, total 8 células. (b) rc série = 4·0,05 = 0,20 O por cadeia; rc_pack = 0,20/2 = 0,10 O (paralelismo divide resistência). (c) Corrente do pacote: I_pack = P/V_pack ˜ 36/14,8 ˜ 2,432 A. Corrente por cadeia ˜1,216 A (divide em 2 paralelos). Perdas por aquecimento: P_loss = I_pack²·rc_pack ˜ (2,432)²·0,10 ˜ 0,59 W. Eficiência ˜ 36/(36+0,59) ˜ 98,4%. Observações: escolher 4s2p garante margem de tensão; considerar controle de carga/gestão térmica e eficiência do circuito de saída ao estimar energia de carga.
Explicação
A solução aborda a necessidade de energia e tensão, calculando o número de células em série e paralelo para atender aos requisitos do projeto. A resistência interna total é determinada considerando a configuração em série e paralelo, enquanto a corrente do pacote e as perdas por aquecimento são calculadas para garantir eficiência. Esses passos garantem que a lanterna funcione adequadamente dentro das especificações desejadas.
Raio-X da questão
células em série e paralelo
avaliacao
células em série e paralelo · cálculo de potência elétrica
Revisar circuitos elétricos e cálculo de potência.
O aluno pode confundir a relação entre tensão e corrente, não aplicando corretamente as fórmulas para células em série e paralelo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- (DISSERTATIVA, Dif 3) Projeto: um motor exige P = 360 W a U_load = 24,0 V (corrente I=P/U). Disponíveis células: E =…
- Projeto: alimentar um motor DC que exige Pmech = 600 W com eficiência ? = 75% durante t = 30 min. Deseja-se um banco de…
- Um motor DC exige P_load = 720 W à tensão de trabalho U_load = 36,0 V (logo I_load = P_load/U_load). Disponibilizam-se…
- Projete uma configuração de células de íon-lítio (Vnom = 3,7 V, C = 2,5 Ah) para alimentar um motor que exige 24 V e 20…
- DISERTATIVA — Um motor exige P_load = 1,20 kW à tensão U_load = 24,0 V (I_load = P_load/U_load). Dispõe-se de células E…
- Uma carga requer tensão nominal V_nom = 12,0 V e tem resistência R_load = 5,00 O. Disponibilizam-se células idênticas…
Todas as questões de Circuitos Elétricos e Potência (Consumo de Energia)
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog
