Questão 127 do ENEM 2022 — Física
Em virtude do frio intenso, um casal adquire uma torneira elétrica para instalar na cozinha. Um eletricista é contratado para fazer um novo circuito elétrico para a cozinha, cuja corrente será de 30 A, com a finalidade de alimentar os terminais da torneira elétrica. Ele utilizou um par de fios de cobre, de área da seção reta igual a 4 mm2 e de 28 m de comprimento total, desde o quadro de distribuição (onde ficam os disjuntores) até a cozinha. A tensão medida na saída do quadro de distribuição é 220 V. Considere que a resistividade do fio de cobre é de
m. 17 10 8 , Considerando a resistência da fiação, a tensão aplicada aos terminais da torneira é mais próxima de
Resolução comentada
A questão pede a tensão que realmente chega à torneira elétrica, considerando que os fios de cobre têm resistência. O conceito é a segunda lei de Ohm combinada com a queda de tensão nos fios: parte dos 220 V se perde no caminho.
Primeiro, calcule a resistência do par de fios com R = ρ · L / A, usando ρ = 1,7 · 10⁻⁸ Ω·m, L = 28 m (comprimento total) e A = 4 mm² = 4 · 10⁻⁶ m²:
R = 1,7 · 10⁻⁸ · 28 / (4 · 10⁻⁶)
R = 47,6 · 10⁻⁸ / (4 · 10⁻⁶)
R ≈ 0,119 Ω
Em seguida, calcule a queda de tensão nos fios com a primeira lei de Ohm, com i = 30 A:
ΔV = R · i = 0,119 · 30 ≈ 3,6 V
Os fios e a torneira formam um circuito em série, de modo que a tensão na torneira é a do quadro menos a perdida nos fios:
V = 220 − 3,6 ≈ 216,4 V
O valor mais próximo é 216 V. Perceba que ignorar a resistência da fiação levaria a 220 V e que o comprimento de 28 m já é o total do par de fios (ida e volta), então não se deve dobrá-lo nem dividi-lo.