Nos chuveiros elétricos, a água entra em contato com uma resistência aquecida por efeito Joule. A potência dissipada pelo aparelho varia em função da tensão à qual está ligado e do valor da resistência elétrica escolhida com a chave seletora. No quadro estão indicados valores de tensão e as possíveis resistências para cinco modelos de chuveiro. Nesse quadro, o valor das resistências é medido a partir da extremidade esquerda.
Qual chuveiro apresenta a maior potência elétrica?
A) A
B) B
C) C
D) D
E) E
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física (Eletrodinâmica – Potência Elétrica, Resistência e Tensão Elétrica).
🎯 Tema/Objetivo Geral: Cálculo de potência elétrica máxima em aparelhos resistivos usando a relação entre tensão, resistência e potência.
📔 Nível da Questão: Médio.
O cálculo exige a aplicação direta da fórmula P = V² / R e a escolha correta da menor resistência para cada caso, o que pode confundir alunos que não perceberem que a potência é inversamente proporcional à resistência.
✅ Gabarito: C.
Essa alternativa está correta pois, ao aplicar a tensão de 220 V na menor resistência disponível (8,0 Ω), obtemos a maior potência dentre todas as opções.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 Transcrição Essencial:
“Qual chuveiro apresenta a maior potência elétrica?”
1.2 O que está sendo pedido?
Identificar, entre os modelos dados, qual produz maior potência elétrica quando ligado.
1.3 Objetivo Cristalino:
Determinar o chuveiro que dissipa mais energia por segundo, calculando a potência para a menor resistência de cada um.
1.4 Pergunta de Atenção:
Você lembra que, para a mesma tensão, quanto menor a resistência, maior será a potência?
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 Definições e Fórmulas / Explicação de Termos:
- Potência Elétrica (P): quantidade de energia transformada por unidade de tempo.
Fórmula: P = V² / R.- V: tensão elétrica (voltagem), medida em volts (V).
- R: resistência elétrica, medida em ohms (Ω).
- Resistência Elétrica: oposição que o material oferece à passagem da corrente. Quanto menor o valor, mais fácil a passagem da corrente.
- Efeito Joule: transformação da energia elétrica em calor quando a corrente passa pela resistência.
💡 Exemplo do cotidiano: Imagine a mangueira de jardim: se o cano é estreito (alta resistência), menos água passa; se é largo (baixa resistência), mais água flui. No chuveiro, mais corrente significa mais potência e mais calor.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
3.1 Contextualização Simplificada:
Temos cinco modelos de chuveiro, cada um com uma tensão fixa e diferentes resistências possíveis. A potência máxima será obtida quando o chuveiro operar com a menor resistência disponível para aquela tensão.
3.2 Estratégia Geral:
Para cada modelo:
- Identificar a menor resistência.
- Aplicar P = V² / R.
- Comparar os valores e escolher o maior.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 Passo a Passo Detalhado:
- Chuveiro A: menor resistência = 5,0 Ω
P = 127² / 5,0 = 16129 / 5,0 = 3225,8 W - Chuveiro B: menor resistência = 3,2 Ω
P = 127² / 3,2 = 16129 / 3,2 = 5040,3 W - Chuveiro C: menor resistência = 8,0 Ω
P = 220² / 8,0 = 48400 / 8,0 = 6050,0 W - Chuveiro D: menor resistência = 10,0 Ω
P = 220² / 10,0 = 48400 / 10,0 = 4840,0 W - Chuveiro E: menor resistência = 10,5 Ω
P = 220² / 10,5 ≈ 4609,5 W
4.2 Verificação Intermediária:
O maior valor encontrado foi 6050 W (Chuveiro C).
4.3 Possível Armadilha:
Você poderia achar que basta escolher a maior tensão, mas não! A resistência influencia diretamente: mesmo com tensão menor, se a resistência for muito baixa, a potência pode ser maior.
4.4 Fechamento e Expectativa:
Esperamos encontrar nas alternativas a opção com 6050 W, que corresponde ao chuveiro C.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas:
A) Chuveiro A – 3225,8 W
B) Chuveiro B – 5040,3 W
C) Chuveiro C – 6050,0 W
D) Chuveiro D – 4840,0 W
E) Chuveiro E – 4609,5 W
5.2 Justificativa Individual:
- A) 🔴 Menor que B, C, D. Só 3225,8 W. Estaria correta apenas se fosse o maior valor.
- B) 🔴 Valor alto (5040,3 W), mas menor que o de C.
- C) 🟢 Maior potência (6050,0 W) para menor resistência com 220 V. Alternativa correta.
- D) 🔴 4840 W, menor que C.
- E) 🔴 4609,5 W, menor que C.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
6.1 Resumo do Raciocínio:
Comparando a potência máxima de cada chuveiro usando a menor resistência, o chuveiro C apresentou o maior valor.
6.2 Gabarito Reafirmado:
Alternativa correta: C – 6050,0 W.
6.3 Resumo Final para Revisão 🔍:
Sempre que precisar da potência máxima, use a menor resistência disponível na fórmula P = V² / R.
