Questão 53024
UFU 2017
(UFU - 2017 - 2ª fase)
Um chuveiro pode ser regulado para funcionar liberando água em três temperaturas distintas: “fria”, “morna” e “quente”. Quando o chuveiro é ligado na opção “fria”, a água passa pelo aparelho e não sofre nenhum aquecimento; na opção “morna”, sofre aquecimento leve; e na opção “quente”, um aquecimento maior. Este chuveiro possui uma resistência elétrica constituída por um fio fino enrolado e quatro pontos de contato (A, B, C e D). Uma fonte de tensão, de voltagem constante, é ligada com um de seus polos no ponto D, enquanto que o outro polo é ligado a uma chave que pode assumir as posições A, B ou C, conforme mostrado no esquema.
A) Identifique em qual posição (A, B ou C) a chave estará ligada para cada temperatura de funcionamento do chuveiro. Justifique sua resposta.
B) A fonte de tensão é de 220V e a potência do chuveiro é de 4400W quando ligado na opção “quente”. Qual o valor da resistência elétrica nesta situação de funcionamento?
Gabarito:
Resolução:
A)
Pela segunda lei de Ohm:
A resistência do filamento é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional a área.
Tendo em vista que a tensão do chuveiro é constante, podemos escrever que:
Ainda, podemos escrever a potência em função da corrente e da resistência:
É perceptível que quanto maior a resistência no chuveiro, menor a potência.
Substituindo a equação da 2ª Lei de Ohm na potência:
Portanto, quanto maior o comprimento da resistência, menor a potência dissipada pelo chuveiro.
A posição A será utilizada no verão, pois tem maior comprimento e apresentará menor aquecimento da água (água morna).
A posição B não está ligada a nenhuma resistência, assim não haverá aquecimento da água. Água fria.
A posição C tem o menor comprimento (maior potência) e será utilizada no inverno. Portanto, água quente.
B)