As companhias de energia elétrica nos cobram pela energia que consumimos. Essa energia é dada pela expressão E…

Questão

As companhias de energia elétrica nos cobram pela energia que consumimos. Essa energia é dada pela expressão E = V · i · ?t, em que V é a tensão que alimenta nossa residência, i a intensidade de corrente que circula por determinado aparelho, ?t é o tempo em que ele fica ligado e a expressão V · i é a potência P necessária para dado aparelho funcionar. Assim, em um aparelho que suporta o dobro da tensão e consome a mesma potência P, a corrente necessária para seu funcionamento será a metade. Mas as perdas de energia que ocorrem por efeito joule (aquecimento em virtude da resistência R) são medidas por ?E = R · i2 · ?t. Então, para um mesmo valor de R e ?t, quando i diminui, essa perda também será reduzida. Além disso, sendo menor a corrente, podemos utilizar condutores de menor área de seção transversal, o que implicará, ainda, economia de material usado na confecção dos condutores. (Regina Pinto de Carvalho. Física do dia a dia, 2003. Adaptado.) Baseando-se nas informações contidas no texto, é correto afirmar que: UNESP - 2016

1. A) se a resistência elétrica de um condutor é constante, em um mesmo intervalo de tempo, as perdas por efeito joule em um condutor são inversamente proporcionais à corrente que o atravessa.
2. B) é mais econômico usarmos em nossas residências correntes elétricas sob tensão de 110 V do que de 220 V.
3. C) em um mesmo intervalo de tempo, a energia elétrica consumida por um aparelho elétrico varia inversamente com a potência desse aparelho.
4. D) uma possível unidade de medida de energia elétrica é o kV · A (quilovolt - ampère), que pode, portanto, ser convertida para a unidade correspondente do Sistema Internacional, o joule.
5. E) para um valor constante de tensão elétrica, a intensidade de corrente que atravessa um condutor será tanto maior quanto maior for a área de sua seção transversal.

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

1. Lembre que o efeito joule segue ΔE = R · i^2 · Δt, ou seja, a perda cresce com o quadrado da corrente. Com R constante, a perda é proporcional a i^2 e não inversamente proporcional a i.
2. Para a alternativa E, use a primeira lei de Ohm, V = R · i, ou seja, i = V/R. Para um condutor de mesmo material e mesmo comprimento, a resistência é R = ρL/A, em que A é a área da seção transversal. Substituindo, i = V·A/(ρL). Mantendo V constante, a corrente é diretamente proporcional a A: quanto maior a seção, maior a corrente. Isso também é coerente com o texto, que diz que correntes menores permitem condutores de menor seção.
3. A alternativa A está errada, pois a perda é proporcional a i^2, não inversamente proporcional a i.
4. A alternativa B está errada, pois, para a mesma potência, a tensão de 220 V reduz a corrente à metade em relação a 110 V, e portanto reduz as perdas. Logo, 220 V é mais econômico.
5. A alternativa C está errada, pois a energia consumida é E = P · Δt, ou seja, varia diretamente (e não inversamente) com a potência, para um mesmo intervalo de tempo.
6. A alternativa D está errada, pois kV·A é uma unidade de potência aparente, não de energia. Para virar energia seria preciso multiplicar por um tempo (como em kWh). Assim, não há conversão direta para joule.
7. Portanto, a única afirmação correta é a E, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Analise as relações entre tensão, corrente, potência e perdas por efeito joule.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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