O documento discute o funcionamento de chuveiros elétricos, explicando que a resistência aquece a água através do Efeito Joule. A temperatura da água depende da vazão e potência, sendo maior para vazões menores. O diáframa fecha o circuito elétrico quando não há água, e resistores controlam a corrente de acordo com a estação selecionada.

1. CHUVEIROS
ELÉTRICOS
Estevão Antunes Júnior
219008
FIS01138 - Física Aplicada I

2. PERGUNTAS INTERESSANTES
• Porque o chuveiro só funciona quando passa água?
• O que faz com que a água esquente? Como isso funciona?
• Por que a água esquenta mais quando está saindo em pouca
quantidade?
• Qual é a diferença de mudar para inverno e verão?
• Como se dá a proporção da quantidade de calor transmitida no
sistema?

3. DIAFRAGMA
• Responsável pelo fechamento do circuito
• Explica por que o chuveiro não funciona se não passar água
Figura 1: Esquema explicativo de um chuveiro.

4. RESISTORES
• Responsáveis por diminuir o fluxo de corrente elétrica
• São constituídos de um material condutor elétrico
• Estão contidos em praticamente todos os aparelhos eletrônicos
Figura 2: Resistores diversos.

5. LEIS DE OHM
• Primeira Lei de Ohm: A razão entre a tensão aplicada e a
corrente elétrica é a Resistência.
R = V/i
• Segunda Lei de Ohm: A resistência é diretamente
proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional
à sua área de sessão reta. A constante para promover a
igualdade se dá pela resistividade (ρ), que é propriedade do
material.
R = ρ. L/A
L
A

6. EFEITO JOULE
• Resistência como “transformador” de energia elétrica em
energia térmica
• A corrente elétrica passa pela resistência alterando a energia
cinética das partículas, ou seja, alterando a energia interna
• Como a resistência e a corrente estão interligadas pela Lei de
Ohm e a importância da corrente é muito maior por estar ao
quadrado, quanto maior for a resistência, menor é a corrente
elétrica e menor é o calor cedido e vice-versa.
Q = R.i².t (corrente contínua)
(corrente alternada)

7. EFEITO JOULE
• Simulação representativa do Efeito Joule utilizando a
plataforma PhET.

8. INVERNO / VERÃO
Figura 3: Resistência de
chuveiro.
Figura 4: Circuito exemplificando a
mudança entre inverno e verão.

9. RELAÇÃO COM A VAZÃO
• É natural pensar que, quando
a água sai em pouca
quantidade, a energia gerada
pelo Efeito Joule é transmitida
para um volume de água
menor, o que implica em um
aquecimento mais rápido.
• Quanto maior for a
quantidade de volume de água
por unidade de tempo (vazão),
menor é o aquecimento e vice-
versa.

10. P (W) P (cal/s) c (cal/gºC) d (g/cm³) Vz (cm³/s) dT (ºC)
4000,00 955,40 1,00 1,00 15,00 63,69
4000,00 955,40 1,00 1,00 30,00 31,85
4000,00 955,40 1,00 1,00 45,00 21,23
4000,00 955,40 1,00 1,00 60,00 15,92
4000,00 955,40 1,00 1,00 75,00 12,74
4000,00 955,40 1,00 1,00 90,00 10,62
4000,00 955,40 1,00 1,00 105,00 9,10
4000,00 955,40 1,00 1,00 120,00 7,96
4000,00 955,40 1,00 1,00 135,00 7,08
RELAÇÃO COM A VAZÃO
Tabela 1: Valores hipotéticos relacionando a variação da temperatura e a vazão de água
utilizando dados da Ducha Lorenzetti.

11. RELAÇÃO COM A VAZÃO
Gráfico 1: Relação entre a variação da temperatura e a vazão.
Se a potência for menor
Se a potência for maior

12. QUEIMA DA RESISTÊNCIA
• Água possui um grande calor
específico, ou seja, é um
excelente condutor de calor.
• A resistência é aquecida pelo
Efeito Joule a uma temperatura
muito elevada.
•A água em torno da
resistência é importante para
que ela não se funda.
Temperaturas de Fusão:
Ferro: 1536 ºC
Alumínio: 660 ºC

13. REFERÊNCIAS
• Aplicações do Efeito Joule: Chuveiros Elétricos. Disponível em
http://www.efeitojoule.com/2010/02/aplicacoes-efeito-joule-chuveiro.html.
Acesso em: 12/03/2014.
• Aplicativo Efeito Joule: Battery-Resistor Circuit. Disponível em
http://phet.colorado.edu/en/simulation/battery-resistor-circuit. Acesso em:
16/03/2014.
• Como funciona um Chuveiro Elétrico (EL033). Disponível em
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-
el033.html. Acesso em 12/03/2014.
• Lei de Joule. Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Joule.
Acesso em 10/03/2014.

14. REFERÊNCIAS
• Metais usado para resistências de chuveiros. Disponível em
http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=414. Acesso em 16/03/2014.
•MOREIRA, J. Chuveiro Elétrico. Disponível em
http://ilustrandonossafisica.blogspot.com.br/2010/08/chuveiro-eletrico.html.
Acesso em 15/03/2014.
•Ponto de Fundição de alguns metais. Disponível em: http://evandro-
august.blogspot.com.br/2012/03/ponto-de-fundicao-de-alguns-metais-
aco.html. Acesso em 16/03/2014.
• Potências dissipadas em Chuveiros. Disponível em
http://www.lorenzetti.com.br/resistencias.asp. Acesso em 15/03/2014.
• Resistência para chuveiro elétrico com pequena duração. Disponível em:
http://www.if.ufrgs.br/cref/?area=questions&id=728. Acesso em 15/03/2014.

15. REFERÊNCIAS DAS IMAGENS
• Figuras 1 e 4: Disponíveis em:
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletrica-domiciliar/2936-
el033.html. Acesso em 12/03/2014.
• Figura 2: Disponível em: http://multilogica-
shop.com/imagens/outros/Conjunto_com_240_resistores_de_0-25W_M.jpg.
Acesso em 10/03/2014.
• Figura 3: Disponível em: http://3.bp.blogspot.com/-
b_GrhOqxZyU/Ty_SXeYQPqI/AAAAAAAAB8g/UftO-
OTQHbo/s1600/366.jpg. Acesso em 12/03/2014.