Questão 96 do ENEM 2020 — Física
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.
Chuveiro
Tensão Posição de seleção da resistência elétrica
A 127 V 5,0 Ω
127 V
B
6,2 Ω
3,2 Ω
220 V
C
8,0 Ω 17,3 Ω
220 V
D
10,0 Ω 12,1 Ω
23,0 Ω
220 V
E
10,5 Ω 24,2 Ω
Qual chuveiro apresenta a maior potência elétrica?
Resolução comentada
A questão pede o chuveiro de maior potência elétrica. O conceito é a potência dissipada por efeito Joule em um resistor submetido a uma tensão.
Para uma resistência R ligada a uma tensão V, a potência é P = V² / R. Ela cresce com o quadrado da tensão e é maior quanto menor for a resistência. Portanto, para cada modelo, o valor máximo de potência corresponde à menor resistência disponível na chave seletora.
Calculando com a menor resistência de cada modelo:
- 127 V e 5,0 Ω: P = 127² / 5,0 = 16 129 / 5,0 ≈ 3 226 W
- 127 V e 3,2 Ω: P = 16 129 / 3,2 ≈ 5 040 W
- 220 V e 8,0 Ω: P = 220² / 8,0 = 48 400 / 8,0 = 6 050 W
- 220 V e 10,0 Ω: P = 48 400 / 10,0 = 4 840 W
- 220 V e 10,5 Ω: P = 48 400 / 10,5 ≈ 4 610 W
A maior potência, 6 050 W, é a do chuveiro de 220 V cujas resistências são 8,0 Ω e 17,3 Ω (usando a de 8,0 Ω). Repare que o modelo de 127 V com 3,2 Ω tem a menor resistência de todas, mas a tensão menor pesa mais, pois entra ao quadrado. Já os demais modelos de 220 V têm resistências mínimas maiores (10,0 Ω e 10,5 Ω), o que resulta em potências menores.