Questão 133 do ENEM PPL 2023

Question

Uma microempresa adquire um sistema fotovoltaico de captação de energia solar para reduzir o gasto mensal de energia elétrica. O sistema é composto de 15 placas com potência média útil de 150 W por placa, realizando captação de energia solar oito horas por dia. A energia captada é armazenada em um conjunto de baterias de 12 V. O sistema apresenta também um inversor, cuja função é converter a tensão de 12 V contínua para 120 V alternada, e sua eficiência é de 80%. A microempresa trabalha doze horas por dia, utilizando a energia captada pelo sistema solar.

As intensidades das correntes elétricas, em ampère, na entrada e saída do inversor são, respectivamente,

A
100 e 8.
B
100 e 10.
C
125 e 10.
D
125 e 12,5.
E
1 500 e 150.

Answer 1

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Questão 133 do ENEM PPL 2023

2º dia · Ciências da Natureza · H2 · Física: Potência elétrica e efeito Joule

Uma microempresa adquire um sistema fotovoltaico de captação de energia solar para reduzir o gasto mensal de energia elétrica. O sistema é composto de 15 placas com potência média útil de 150 W por placa, realizando captação de energia solar oito horas por dia. A energia captada é armazenada em um conjunto de baterias de 12 V. O sistema apresenta também um inversor, cuja função é converter a tensão de 12 V contínua para 120 V alternada, e sua eficiência é de 80%. A microempresa trabalha doze horas por dia, utilizando a energia captada pelo sistema solar.

As intensidades das correntes elétricas, em ampère, na entrada e saída do inversor são, respectivamente,

A
100 e 8.
B
100 e 10.
C
125 e 10.
D
125 e 12,5.
E
1 500 e 150.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Primeiro, a potência captada: 15 placas de 150 W dão P = 15 \times 150 = 2\,250\ \text{W} na captação. Mas o que importa para o inversor é a potência que ele entrega ao longo do uso da empresa.

A energia captada por dia é 2\,250 \times 8 = 18\,000\ \text{Wh}. Ela é usada em 12 horas, então a potência média fornecida pelas baterias ao inversor é:

P_{entrada} = \frac{18\,000}{12} = 1\,500\ \text{W}

A entrada do inversor é ligada às baterias de 12 V. Usando P = U \cdot i:

i_{entrada} = \frac{1\,500}{12} = 125\ \text{A}

A eficiência do inversor é 80%, então a potência de saída é:

P_{saída} = 0{,}8 \times 1\,500 = 1\,200\ \text{W}

A saída é em 120 V:

i_{saída} = \frac{1\,200}{120} = 10\ \text{A}

Assim, as correntes são 125 A na entrada e 10 A na saída.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa D engana quem acerta a entrada (125 A) mas esquece de aplicar os 80% de eficiência na potência de saída.

Por que as outras alternativas estão erradas

ACalcula a entrada com 1 200 W (já com a perda) e a saída com 960 W, aplicando a eficiência duas vezes.
BErra a corrente de entrada (100 A) ao dividir a potência de saída, 1 200 W, por 12 V; só a saída está certa.
DAcerta a entrada, mas divide 1 500 W por 120 V, esquecendo a perda de 20% do inversor.
EUsa a potência de 1 500 W sem dividir por 12 V e 150 A para a saída, sem coerência com as tensões.

Assuntos: Potência elétrica e efeito Joule, Potência e rendimento.

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Questão 133 no caderno Azul do ENEM PPL 2023

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