Aprofunde seus conhecimentos sobre efeito joule e tire suas dúvidas com as resoluções explicadas passo a passo nesta lista de exercício que preparamos para você.
Questão 1
O efeito Joule é uma forma de dissipação de energia elétrica em forma de calor. Ele é amplamente utilizado em dispositivos de aquecimento, mas também pode representar perdas indesejadas em circuitos elétricos. Considere as seguintes afirmativas sobre o efeito Joule:
I. O efeito Joule ocorre devido à resistência que um material oferece à passagem da corrente elétrica.
II. Quanto maior for a resistência de um condutor, menor será o calor gerado pelo efeito Joule para uma mesma corrente elétrica.
III. O efeito Joule é diretamente proporcional ao quadrado da corrente elétrica que percorre o condutor.
IV. O efeito Joule é uma consequência direta da transformação de energia potencial elétrica em energia térmica.
Assinale a sequência correta de verdadeiro (V) ou falso (F):
Afirmação I: Verdadeira. O efeito Joule ocorre devido à resistência que o condutor impõe ao fluxo de elétrons, o que gera dissipação de energia em forma de calor.
Afirmação II: Falsa. Quanto maior a resistência de um condutor, maior será o calor gerado, conforme a equação 
. Se a corrente é constante, o aumento da resistência aumenta o calor gerado.
Afirmação III: Verdadeira. O calor gerado pelo efeito Joule é proporcional ao quadrado da corrente elétrica, como mostra a equação .
Afirmação IV: Verdadeira. O efeito Joule é uma forma de transformação de energia elétrica (energia potencial elétrica) em energia térmica.
Questão 2
Um aquecedor elétrico de resistência R=10 Ω está ligado a uma tomada que fornece uma tensão de V=220 V. Sabendo que o aquecedor é utilizado por um período de t=30 minutos, calcule a quantidade de calor Q gerada pelo efeito Joule nesse período.
Considere que toda a energia dissipada é transformada em calor.
Dados:
- R=10 Ω
- V=220 V
- t=30 minutos=1800 segundos
Para calcular o calor gerado pelo efeito Joule, podemos usar a fórmula:
No entanto, como não temos a corrente i, podemos usar a relação entre tensão, resistência e corrente, dada pela lei de Ohm:
Substituindo os valores:
Agora que temos a corrente, podemos calcular o calor:
Portanto, a quantidade de calor gerada é Q=8 712 kJ, aproximadamente, correspondendo à alternativa c.
Questão 3
Em uma casa, quatro pessoas utilizam o chuveiro elétrico diariamente, com uma média de 10 minutos de banho por pessoa. O chuveiro tem uma resistência elétrica de 20 ohms e a corrente elétrica que passa pelo chuveiro é de 15 A. Sabendo que o mês tem 30 dias, determine a quantidade de energia elétrica dissipada pelo chuveiro durante esse período, em joules.
Qual será a quantidade de energia dissipada pelo chuveiro durante 1 mês?
Dado:
- Resistência do chuveiro (R): 20 Ω
- Corrente elétrica (I): 15 A
- Tempo de uso diário por pessoa: 10 minutos
- Número de pessoas: 4
- 1 mês = 30 dias
Explicação:
Passo 1: Calcular o tempo total de uso do chuveiro:
4 pessoas x 10 minutos por dia = 40 minutos por dia
40 min×60=2400 segundos por dia.
Passo 2: Aplicar a fórmula do Efeito Joule:
Questão 4
Um aquecedor elétrico é utilizado por 5 horas diárias, dissipando uma quantidade de energia de 540 000 J em um ambiente. Sabe-se que a corrente elétrica que passa pelo aquecedor é de 10 A. Com base no tempo total de uso diário, calcule a resistência R do aquecedor, em ohms.
Dados fornecidos:
- Q=540 000 J
- I=10 A
- t=5 horas x 60 min x 60 s = 18 000 J
Resolução:
Aplicar a fórmula do Efeito Joule:
Substituindo os valores:
Portanto, a resistência do aquecedor é R=0,3 Ω.
Questão 5
Um chuveiro elétrico dissipa 450 000 J de energia em 15 minutos de uso contínuo. Sabendo que a resistência elétrica do chuveiro é de 20 Ω, calcule a intensidade da corrente elétrica I que passa pelo chuveiro.
Dados fornecidos:
- Q=450 000 J
- R=20 Ω
- t=15 minutos x 60 s = 900 s
Aplicar a fórmula do Efeito Joule:
Substituindo os valores:
Portanto, a intensidade da corrente elétrica é I=5,0 A.
Questão 6
(FUNCAB – 2014) O efeito joule é um processo físico que expressa a relação entre:
a) corrente elétrica e campo magnético.
b) calor e corrente elétrica.
c) calor e campo elétrico.
d) campo magnético e calor.
e) corrente elétrica e capacitância.
O efeito Joule descreve o processo no qual a energia elétrica é convertida em calor quando uma corrente elétrica percorre um condutor.
Isso ocorre devido à resistência que o material oferece ao fluxo de elétrons, causando um aumento na temperatura do condutor. Portanto, o efeito Joule estabelece a relação entre a corrente elétrica que passa pelo condutor e o calor gerado.
Questão 7
(Enem 2023) O fogão por indução funciona a partir do surgimento de uma corrente elétrica induzida no fundo da panela, com consequente transformação de energia elétrica em calor por efeito Joule. A principal vantagem desses fogões é a eficiência energética, que é substancialmente maior que a dos fogões convencionais.
A corrente elétrica mencionada é induzida por
C) campo elétrico variável.
D) campo magnético variável.
E) ressonância eletromagnética.
No fogão por indução, uma bobina sob a superfície de vidro gera um campo magnético variável. Quando uma panela de material condutor (geralmente metálica) é colocada sobre a superfície, esse campo magnético induz correntes elétricas no fundo da panela, conhecidas como correntes de Foucault.
Essas correntes geram calor devido ao efeito Joule, aquecendo diretamente a panela sem aquecer a superfície do fogão, tornando o processo mais eficiente.
Aprenda mais sobre o Efeito Joule.
Aprofunde seus conhecimentos com:
Referências Bibliográficas
RAMALHO JÚNIOR, Francisco; TOLEDO, Paulo; FERRARO, Nicolau. Os fundamentos da Física – Volume 3: Termologia, Óptica e Ondas. 7. ed. São Paulo: Moderna, 2007.
Com informações do Toda Matéria
