— Por que o cabo do carregador fica morno quando ativo a carga rápida? — perguntou um usuário ao notar…

Questão

— Por que o cabo do carregador fica morno quando ativo a carga rápida? — perguntou um usuário ao notar aquecimento perto do conector. Um técnico explicou que alguns carregadores USB com protocolo de negociação (automação) ajustam automaticamente a tensão e a corrente, conforme a combinação aceita pelo celular. No manual do carregador constam cinco perfis possíveis: 5 V e 3 A; 9 V e 2 A; 12 V e 1,5 A; 15 V e 1,2 A; 20 V e 1,0 A. O cabo usado, de 1,5 m, tem resistência elétrica total aproximada de 0,40 ohm (ida e volta). O técnico acrescentou que, durante a carga, parte da energia elétrica fornecida ao conjunto carregador-cabo é dissipada no próprio cabo, contribuindo para o aquecimento observado. Analise os perfis do texto e conclua qual deles reduz mais a potência dissipada no cabo, associada ao efeito Joule, durante o carregamento.

1. A) Operar em 5 V e 3 A, pois a menor tensão diminui a dissipação no cabo
2. B) Operar em 9 V e 2 A, pois a potência útil aumenta e sobra menos para aquecer o cabo
3. C) Operar em 15 V e 1,2 A, pois a potência dissipada cresce proporcionalmente à corrente
4. D) Operar em 20 V e 1,0 A, pois a menor corrente reduz a dissipação I^2R no cabo
5. E) Operar em 12 V e 1,5 A, pois a corrente intermediária minimiza a dissipação

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. A dissipação de energia no cabo por efeito Joule é dada por P = R x I^2, em que R é a resistência do cabo (0,40 ohm) e I é a corrente que passa por ele. Por isso, o que determina a dissipação no cabo é a corrente, e não a tensão diretamente. Passo 2: Calculando para cada perfil: A) 3^2 x 0,40 = 3,6 W; B) 2^2 x 0,40 = 1,6 W; C) 1,2^2 x 0,40 = 0,576 W; D) 1,0^2 x 0,40 = 0,40 W; E) 1,5^2 x 0,40 = 0,90 W. Passo 3: O menor valor é 0,40 W, no perfil de 20 V e 1,0 A, que corresponde à alternativa D. Passo 4: A alternativa D está correta porque a corrente é a menor entre os perfis, e como a dissipação cresce com o quadrado da corrente, a redução é grande. Passo 5: A alternativa A está errada, pois, embora tenha a menor tensão, a corrente de 3 A é a maior e gera a maior dissipação (3,6 W). Passo 6: A alternativa B está errada, pois 2 A ainda gera 1,6 W no cabo, bem acima do perfil D. Passo 7: A alternativa C está errada, pois a dissipação não cresce proporcionalmente à corrente, e sim ao quadrado dela; mesmo assim, 1,2 A gera 0,576 W, mais que D. Passo 8: A alternativa E está errada, pois 1,5 A gera 0,90 W; não há um valor intermediário que minimize a dissipação, pois ela é monotonicamente crescente com a corrente. Passo 9: Observação: o enunciado pede a dissipação no cabo, não a potência entregue ao celular; nesse ponto a comparação com a potência útil seria outra questão.

💡 Dica: Calcule a potência dissipada usando P=I²R para cada perfil e compare.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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