PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 28 do IME 2019


Uma fonte de tensão com tensão interna E e resistência interna R_{int} = 0{,}05\text{ }Ω, protegida por um fusível, alimenta uma carga por meio de dois cabos com resistência linear igual a 1\text{ }Ω/\text{km}, como mostra a Figura 1. A Figura 2 mostra a aproximação da reta característica de operação do fusível utilizado na fonte.
Inicialmente, a carga que consome 10\text{ kW} e opera com tensão terminal V_T igual a 100\text{ V}, mas, subitamente, um curto circuito entre os cabos que alimentam a carga faz com que o fusível se rompa, abrindo o circuito.
Sabendo-se que o tempo de abertura do fusível foi de 1{,}25\text{ ms}, a energia total dissipada nos cabos, em joules, durante o período de ocorrência do curto circuito é, aproximadamente:
- A41
- B55
- C73
- D90
- E98
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Resolução comentada
Passo 1 – Resistência dos cabos. Cada cabo tem 100 m, ou seja, 0{,}1\ \text{km}, então cada um tem 0{,}1\ Ω. Os dois somam R_c = 0{,}2\ Ω.
Passo 2 – Fonte E na situação inicial. A carga consome 10\ \text{kW} com V_T = 100\ \text{V}, então I = \dfrac{10000}{100} = 100\ \text{A}.
Passo 3 – Curto-circuito. O curto entre os cabos elimina a carga. Falta saber em que ponto do cabo ele ocorre: a corrente de curto tem de ser tal que o fusível abra em 1{,}25\ \text{ms}. Pela reta da Figura 2, que vai de (150\ \text{A};\ 25\ \text{ms}) a (650\ \text{A};\ 0):
Passo 4 – Resistência de cabo até o curto. Com I = 625\ \text{A}:
Passo 5 – Energia nos cabos. Os cabos dissipam apenas em 0{,}15\ Ω, com corrente que varia pouco, supondo constante em 625\ \text{A}:
Alternativa C.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AUsa resistência ou corrente inadequada, subestimando a energia dissipada nos cabos.
- BResultado de uma resistência de cabo errada, sem descontar corretamente a resistência interna.
- DUsa a resistência total dos cabos (0,2 Ω) em vez da parte até o curto (0,15 Ω), ou outra corrente incorreta.
- EConsidera a dissipação em toda a resistência do circuito, incluindo a da fonte, ou um valor de corrente maior.
Assuntos: Potência elétrica e efeito Joule, Geradores, receptores e leis de Kirchhoff.
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Fonte: IME 2019 · Prova objetiva. Prova oficial ↗