(FAMERP 2016) - QUESTÃO

A figura representa, de forma simplificada, um trecho de uma instalação elétrica residencial. Os aparelhos elétricos indicados estão ligados entre os fios fase 1, fase 2 ou neutro, cujos potenciais elétricos, constantes, estão indicados na figura. A legenda traz os valores nominais de tensão e potência correspondentes a cada aparelho.
Considerando que esses aparelhos permaneçam ligados simultaneamente durante 30 minutos e que 1kWh de energia elétrica custe, para o consumidor, R$ 0,50, calcule, nesse intervalo de tempo:
 
a) a intensidade da corrente elétrica total necessária, em amperes, para alimentar os quatro aparelhos ligados conforme a figura.
b) o valor a ser pago, em reais, pelo uso simultâneo dos quatro aparelhos.

Resolução:                                                                                                                                           
a) Analisando o circuito dado, concluímos que todos os aparelhos estão ligados na sua tensão nominal. Assim sendo, podemos calcular a corrente elétrica em cada aparelho da seguinte maneira:
  • «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mi»ferro«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mi»ferro«/mi»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»U«/mi»«mi»ferro«/mi»«/msub»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mn»1320«/mn»«mn»110«/mn»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»12«/mn»«mo»§#x2009;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
  • «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mi»l§#xE2;mpada«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mi»l§#xE2;mpada«/mi»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»U«/mi»«mi»l§#xE2;mpada«/mi»«/msub»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mn»55«/mn»«mn»110«/mn»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#x2009;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
  • «math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mi»chuveiro«/mi»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mi»chuveiro«/mi»«/msub»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»U«/mi»«mi»chuveiro«/mi»«/msub»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mfrac»«mn»6600«/mn»«mn»220«/mn»«/mfrac»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»30«/mn»«mo»§#x2009;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Na figura a seguir, estão indicadas as correntes elétricas em todos os ramos e o nome de todos os nós do circuito.

Analisando o(s) nó(s):
  • C e H
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  • B
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  • A
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mn»1«/mn»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mn»2«/mn»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»12«/mn»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x2234;«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»I«/mi»«mn»1«/mn»«/msub»«mo»§#xA0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#xA0;«/mo»«mn»42«/mn»«mo»,«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#xA0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»A«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»

b) Para determinar o custo, é necessário saber o consumo de energia elétrica neste intervalo de tempo (30 min):
A partir da definição de potência:
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mo»|«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mo»|«/mo»«/mrow»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»t«/mi»«/mrow»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x021D2;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mrow»«mo»|«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mo»|«/mo»«/mrow»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»P«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»t«/mi»«/mrow»«/mstyle»«/math»
Para o chuveiro elétrico:
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Para as lâmpadas:
«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mi»lamp«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»2«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»[«/mo»«mn»55«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«msup»«mn»10«/mn»«mrow»«mo»-«/mo»«mn»3«/mn»«/mrow»«/msup»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«mo»)«/mo»«mo»]«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»055«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/mstyle»«/math»
Para o ferro de passar roupa:

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mo»§#x02206;«/mo»«msub»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mi»ferro«/mi»«/msub»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»1«/mn»«mo»,«/mo»«mn»320«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»5«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»(«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«mo»)«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»66«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»hw«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«/mrow»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mi»Com«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»isso«/mi»«mo»,«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»o«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»consumo«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x000E9;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»de«/mi»«mo»:«/mo»«mspace linebreak=¨newline¨/»«mo»§#x02206;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»§#x003B5;«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»3«/mn»«mo»,«/mo»«mn»3«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»055«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»+«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»66«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»=«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»4«/mn»«mo»,«/mo»«mn»015«/mn»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«mspace linebreak=¨newline¨/»«/mstyle»«/math»
Para 1 kw · h, o custo é de R$ 0,50.

«math style=¨font-family:Tahoma¨ xmlns=¨http://www.w3.org/1998/Math/MathML¨»«mstyle mathsize=¨14px¨»«mrow»«mi»Ent§#x000E3;o«/mi»«mo»:«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mn»4«/mn»«mo»,«/mo»«mn»015«/mn»«menclose notation=¨updiagonalstrike¨»«mo»(«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«mo»)«/mo»«/menclose»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mfrac»«mrow»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»$«/mo»«mn»0«/mn»«mo»,«/mo»«mn»50«/mn»«/mrow»«menclose notation=¨updiagonalstrike¨»«mo»(«/mo»«mi»kw«/mi»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x000B7;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»h«/mi»«mo»)«/mo»«/menclose»«/mfrac»«mo»§#x000A0;«/mo»«mo»§#x02245;«/mo»«mo»§#x000A0;«/mo»«mi mathvariant=¨normal¨»R«/mi»«mo»$«/mo»«mn»2«/mn»«mo»,«/mo»«mn»00«/mn»«/mrow»«/mstyle»«/math»