Qual a potência elétrica desenvolvida por um motor quando a diferença de potencial nos seus terminais é de 110v e a corrente que o atravessa tem intensidade de 20 a?

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Atividade 5 Física (17-03)

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Atividade_5_Física_(17-03)

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Higor Dourado

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LETRA “B”

A potência total de um receptor é dada pelo produto da corrente elétrica e a ddp total fornecida.

PTOTAL = U . i

PTOTAL = 220 . 10 = 2200 W

A potência útil de um receptor é dada pelo produto da força contraeletromotriz e a corrente elétrica.

PÚTIL = ε' . i

A potência dissipada pelo receptor é dada pelo produto da resistência interna pelo quadrado da corrente elétrica:

PDISSIPADA = r.i2

Sabendo que a potência total é a soma da útil com a dissipada, temos:

PTOTAL = PÚTIL + PDISSIPADA

2200 = 2000 + PDISSIPADA

PDISSIPADA = 200 w

Assim, podemos determinar a resistência elétrica:

PDISSIPADA = r.i2

200 = r . 102

200 = r . 100

r = 2 Ω

Aplicando a equação do receptor, pode-se determinar a força contraeletromotriz.

U = ε' + r.i

220 = ε' + 2.10

220 = ε' + 20

ε' = 200 V

O rendimento do receptor será dado pela razão entre a força contraeletromotriz e a ddp total fornecida.

R = ε' ÷ U

R = 200 ÷ 220

R ≈ 0,91

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As leis de Ohm permitem calcularmos importantes grandezas físicas, como a tensão, corrente e a resistência elétrica dos mais diversos elementos presentes em um circuito. No entanto, essas leis só podem ser aplicadas a resistências ôhmicas, isTo é, corpos cujas resistências tenham módulo constante.

Tópicos deste artigo

• 1 - → 1ª lei de Ohm
• 2 - → 2ª lei de Ohm
• 3 - → Cálculo da potência elétrica pela lei de Ohm
• 4 - → Fórmulas das leis de Ohm
• 5 - Macete
• 6 - Exercícios resolvidos

→ 1ª lei de Ohm

A 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor é proporcional à corrente elétrica que é estabelecida nele. Além disso, de acordo com essa lei, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos.

r – resistência elétrica

i – corrente elétrica

Na lei mostrada na figura acima, chamamos de U a tensão elétrica ou o potencial elétrico. Essa grandeza é escalar e é medida em Volts. A diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito, por sua vez, indica que ali existe uma resistência elétrica, como mostra a figura:

Veja também: Associação de resistores

Essa diferença decorre do consumo da energia dos elétrons, uma vez que essas partículas transferem parte de sua energia aos átomos da rede cristalina, quando conduzidos por meios que apresentem resistência à sua condução. O fenômeno que explica tal dissipação de energia é chamado de efeito Joule.

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A figura abaixo mostra o perfil do potencial elétrico antes e após a passagem da corrente por um elemento resistivo de um circuito elétrico, observe a queda de energia:

Quando a corrente elétrica é conduzida em um corpo com resistência elétrica, parte de sua energia é dissipada.

A corrente elétrica i mede o fluxo de cargas pelo corpo em Ampères, ou em C/s. A corrente elétrica é diretamente proporcional à resistência elétrica dos corpos: quanto maior a resistência elétrica de um corpo, menor será a corrente elétrica a atravessá-lo.

→ 2ª lei de Ohm

A resistência elétrica R é uma propriedade do corpo que é percorrido por uma corrente elétrica. Essa propriedade depende de fatores geométricos, como o comprimento ou a área transversal do corpo, mas também depende de uma grandeza chamada de resistividade. Tal grandeza relaciona-se exclusivamente ao material do qual um corpo é formado. A lei que relaciona a resistência elétrica a essas grandezas é conhecida como segunda lei de Ohm. A segunda lei de Ohm é mostrada na figura abaixo:

R – resistência elétrica (Ω)

ρ – resistividade (Ω.m)

L – comprimento (m)

A – área transversal (m²)

Chamamos de resistor ôhmico todo corpo capaz de apresentar resistência elétrica constante para um determinado intervalo de tensões elétricas. O gráfico de tensão em função da corrente elétrica para os resistores ôhmicos é linear, como mostra a figura abaixo:

Tomando-se o segmento reto do gráfico, sabe-se que o potencial elétrico entre os terminais de um resistor sofrerá uma variação em seu potencial elétrico que é sempre proporcional à corrente elétrica que o percorre, como mostra a figura abaixo:

Analisando o gráfico mostrado acima, vemos que a resistência elétrica pode ser entendida como a inclinação da reta, dada pela tangente do ângulo θ. Como sabemos, a tangente é definida como a razão entre os catetos oposto e adjacente e, portanto, pode ser calculada com a fórmula R = U/i, no caso em que as resistências são ôhmicas.

Veja também: 5 coisas que você deve saber sobre Eletricidade

→ Cálculo da potência elétrica pela lei de Ohm

Por meio da lei de Ohm, é possível determinar a potência elétrica que é dissipada por um resistor. Tal dissipação de energia ocorre em razão do efeito Joule, por isso, ao calcularmos a potência dissipada, estamos determinando a quantidade de energia elétrica que um resistor é capaz de converter em calor, a cada segundo.

Existem algumas fórmulas que podem ser usadas para calcular a potência elétrica, confira algumas delas:

P – Potência elétrica (W)

E – Energia (J)

Δt – Intervalo de tempo (s)

R – Resistência (Ω)

i – Corrente elétrica (A)

U – Potencial elétrico (V)

→ Fórmulas das leis de Ohm

Confira as fórmulas da 1ª e da 2ª lei de Ohm:

1ª lei de Ohm:
 

2ª lei de Ohm:
 

Macete

Há um macete que pode facilitar o uso da 1ª lei de Ohm. Esse macete, chamado de macete do triângulo, consiste em tamparmos a variável que queremos descobrir no triângulo mostrado abaixo, de forma que revelemos a fórmula a ser usada. Confira:

Por exemplo, se quisermos calcular o potencial elétrico (U), basta tamparmos o U na figura acima, dessa forma, veremos que U é igual à corrente elétrica (i) multiplicada pela resistência (R). De maneira similar, se tamparmos a corrente elétrica (i), veremos que ela pode ser calculada pela divisão de U com R.

Leia também: Macetes de fórmulas de Física

Exercícios resolvidos

1) Um resistor ôhmico, de resistência igual a 10 Ω, é atravessado por uma corrente elétrica de 1,0 A. Determine a queda de potencial que uma corrente elétrica sofre ao passar por esse resistor e assinale a alternativa correspondente:

a) 5 V

b) 25 V

c) 15 V

d) 20 V

e) 10 V

Resolução:

Para calcularmos a diferença de potencial que a corrente sofre ao passar pelo resistor podemos utilizar a lei de Ohm. Observe:

Gabarito: Letra E.

2) Quando atravessado por uma corrente elétrica de 1,5 mA, a diferença de potencial nos terminais de um resistor ôhmico é de 1,5 V. Assinale a alternativa que indica o módulo da resistência elétrica desse resistor:

a) 1.10-³ Ω

b) 1.10³ Ω

c) 1,5.10-3 Ω

d) 2,25.103 Ω

e) 1 Ω

Resolução:

Para resolver esse exercício, faremos uso da lei de Ohm. Para tanto, precisamos perceber que a corrente elétrica dada no enunciado do exercício foi informada na unidade de mA (miliampère), um submúltiplo do Ampère que equivale a 10-3 A, observe o processo do cálculo:

Gabarito: Letra B.

Por Me. Rafael Helerbrock

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