Chuveiro elétrico
–Leituras
Água: 1 L = 1 kg e c = 4.200 J/(kg·°C).
Temperatura de saída × vazão
Por que o inverno esquenta mais?
A tensão da tomada é fixa. Na posição inverno, a corrente passa por um pedaço menor do fio: a resistência cai, a corrente sobe e a potência aumenta. Menos resistência, mais calor.
Esquentando a água
A cada segundo, a resistência entrega P joules para a água que passa. Se passa menos água (vazão menor), a mesma energia esquenta menos massa, e a água sai mais quente.
Para levar pra prova
Inverno: menor resistência, maior corrente, maior potência.
Chuveiro de 127 V ligado em 220 V: a potência fica (220 ÷ 127)² ≈ 3 vezes maior e a resistência queima. O contrário: cai para cerca de 1/3, e a água sai morna.
Energia = potência × tempo: 5.400 W por 10 min = 5,4 kW × 1/6 h = 0,9 kWh.
Brilho das lâmpadas
–Clique numa lâmpada para queimá-la (o filamento se rompe). Clique de novo para trocar por uma nova.
Leituras
–Lâmpadas de 127 V ligadas numa tomada de 127 V. Cada uma é tratada como um resistor fixo, R = U² ÷ P nominal. (Na vida real, o filamento frio tem resistência um pouco menor.)
Potência de cada lâmpada
Brilho é potência
A lâmpada brilha tanto quanto a potência que ela dissipa agora, não a que está escrita nela. Os "60 W" do vidro só valem quando ela recebe os 127 V inteiros.
Série × paralelo
Em série, a corrente é a mesma e a tensão se divide: brilha mais a de maior resistência. Em paralelo, cada uma recebe a tensão toda e brilha como se estivesse sozinha.
Para levar pra prova
Em série, a lâmpada de 60 W brilha mais que a de 100 W: ela tem resistência maior (R = U² ÷ P) e, com a mesma corrente, dissipa mais.
Em série, se uma queima, todas apagam. Em paralelo, as outras continuam iguais. Por isso a casa toda é ligada em paralelo.
Na mista, se L3 queima, a corrente total cai: L1 brilha menos e L2 brilha mais.
Circuito da cozinha
–Clique nos aparelhos para ligar e desligar. As bolinhas mostram a corrente: quanto mais rápidas, maior a corrente naquele trecho do fio.
Leituras
Capacidade dos fios aproximada, para fio de cobre embutido em eletroduto. Os aparelhos estão em paralelo: todos recebem a mesma tensão.
Corrente × potência
Tudo em paralelo
Cada tomada recebe a mesma tensão, e cada aparelho puxa sua própria corrente, i = P ÷ U. No fio que vem do quadro, essas correntes se somam. Por isso ligar mais um aparelho aumenta a corrente.
O disjuntor protege o fio
Corrente alta esquenta o fio. O disjuntor desarma antes que o fio fique quente demais. Por isso ele é escolhido pela bitola do fio, e nunca se troca por um maior só porque "está desarmando muito".
Para levar pra prova
Potência máxima do circuito: P = U · i. Em 127 V com disjuntor de 20 A, cabem 2.540 W ligados juntos.
A mesma potência em 220 V puxa quase metade da corrente que em 127 V. Por isso chuveiros e ar-condicionado costumam ser 220 V: o fio pode ser mais fino.
Desarmou? A soma das potências passou de U · i do disjuntor.
Relógio de luz
–Aparelhos da casa
–Tempo de uso por dia. O mês tem 30 dias.
Quanto cada um gasta no mês
Energia, não potência
A conta cobra energia. Um aparelho de 1.000 W ligado por 1 hora gasta 1 kWh. Um carregador de 10 W precisaria ficar 100 horas ligado para gastar o mesmo. 1 kWh = 3,6 milhões de joules.
Lendo o relógio de ponteiros
Cada ponteiro gira num sentido, alternando. Leia da esquerda para a direita, e quando o ponteiro estiver entre dois números, vale o menor.
Para levar pra prova
Os vilões da conta são os que esquentam: chuveiro, ferro, aquecedor. Potência alta, mesmo por pouco tempo.
Trocar lâmpada incandescente de 60 W por LED de 9 W dá a mesma luz com cerca de 1/6 da potência, e 1/6 da energia.
Valor da conta = consumo (kWh) × preço do kWh.