Um resistor de
é percorrido por uma corrente elétrica de 10 A durante 30 segundos. Calcule a quantidade de energia elétrica, em Joules, convertida em calor pelo efeito Joule. O efeito Joule é um fenômeno físico no qual a passagem de corrente elétrica através de algum meio resulta em seu aquecimento.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício juntos. A questão fala sobre um resistor de
sendo percorrido por uma corrente elétrica de 10 A por 30 segundos. Nosso objetivo é calcular a quantidade de energia elétrica, em Joules, que é convertida em calor pelo efeito Joule. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre como a energia elétrica está relacionada à resistência e à corrente que passa por ela.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da fórmula básica que relaciona energia elétrica (
), potência (
), e tempo (
):
Aqui,
é a energia em Joules,
é a potência em Watts, e
é o tempo em segundos.
Passo 3
Agora, precisamos encontrar a potência utilizada pelo resistor. A potência em um circuito elétrico pode ser calculada usando a Lei de Ohm, que nos diz que:
Onde:
-
é a tensão em Volts, -
é a corrente em Amperes, -
é a resistência em Ohms.
Passo 4
No entanto, para calcular a potência, podemos usar outra fórmula derivada da Lei de Ohm:
Mas, substituindo
por
(da Lei de Ohm), a fórmula se torna:
Isso nos permite calcular a potência diretamente usando a corrente e a resistência.
Passo 5
Vamos aplicar os valores que temos:
- Corrente (
) = 10 A - Resistência (
) =
Substituindo na fórmula:
Então, a potência é de 2000 Watts.
Passo 6
Agora que temos a potência, podemos calcular a energia usando a fórmula
. Sabemos que o tempo (
) é de 30 segundos.
Resposta
A quantidade de energia elétrica convertida em calor pelo efeito Joule é de 60.000 Joules.