Física · 9.ª–12.ª classe

Como calcular o consumo de energia elétrica em kWh?

  • 9 min de leitura
  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

O consumo de energia elétrica em kWh obtém-se multiplicando a potência do aparelho em quilowatts (kW) pelo tempo de funcionamento em horas (h): E = P × t. Um aparelho de 2 kW ligado durante 3 h consome 2 × 3 = 6 kWh. Se a potência vier em watts, divida por 1 000 para passar a kW.

Quando se aplica

O quilowatt-hora (kWh) é a unidade com que a eletricidade é medida no contador e cobrada na fatura. Um kWh é a energia consumida por um aparelho de 1 kW (1 000 W) durante 1 hora. Este cálculo serve para estimar o consumo de um aparelho, comparar equipamentos (por exemplo, uma lâmpada incandescente com uma LED) e prever o custo da eletricidade.

Pré-requisitos

  • Potência (P) é a energia consumida por unidade de tempo. Vem indicada na etiqueta do aparelho, em watts (W).
  • Se só souber a tensão e a corrente, calcule P = U × I. Por exemplo, num aparelho resistivo ligado a 220 V (tensão da rede em Angola) e percorrido por 5 A, P = 220 × 5 = 1 100 W.
  • Conversões: 1 kW = 1 000 W; 1 h = 60 min = 3 600 s; 30 min = 0,5 h.
  • Relação com o joule: 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3 600 000 J = 3,6 × 106 J.

Energia consumida

E (kWh) = P (kW) × t (h) Custo = E (kWh) × preço por kWh

Método passo a passo

  1. Anote a potência do aparelho (em W) e converta para kW: divida por 1 000.
  2. Calcule o tempo total de funcionamento em horas. Se for por dia, multiplique pelo número de dias (30 para um mês).
  3. Multiplique: E = P × t. O resultado está em kWh.
  4. Some os consumos de vários aparelhos, se o problema pedir o total.
  5. Calcule o custo, se pedido: multiplique os kWh pelo preço de cada kWh. O preço depende do fornecedor e da tarifa; veja a sua fatura.
  6. Verifique a ordem de grandeza: uma lâmpada de poucos watts consome centésimos de kWh por hora; um ar condicionado, mais de 1 kWh por hora.

Nota

Nos exemplos usa-se uma tarifa fictícia de 10 Kz por kWh, só para praticar o cálculo. A tarifa real varia; consulte a sua fatura ou o fornecedor de eletricidade.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Uma lâmpada durante um mês

Enunciado: Uma lâmpada LED de 10 W está acesa 5 h por dia durante 30 dias. Quantos kWh consome?

Resolução:

  1. P = 10 W = 0,010 kW.
  2. t = 5 × 30 = 150 h.
  3. E = 0,010 × 150 = 1,5.

Resposta: 1,5 kWh. Verificação: em Wh, 10 × 150 = 1 500 Wh, ou seja, 1,5 kWh.

Exemplo 2 — Um ferro de engomar

Enunciado: Um ferro de engomar de 1 200 W funciona durante 1 h 30 min. Calcule a energia consumida em kWh e o custo, com a tarifa fictícia de 10 Kz por kWh.

Resolução:

  1. P = 1 200 W = 1,2 kW.
  2. t = 1 h 30 min = 1,5 h.
  3. E = 1,2 × 1,5 = 1,8 kWh.
  4. Custo = 1,8 × 10 = 18 Kz.

Resposta: 1,8 kWh, que custam 18 Kz (tarifa fictícia). Verificação: 1,8 ÷ 1,5 = 1,2 kW.

Exemplo 3 — Vários aparelhos numa casa

Enunciado: Num mês de 30 dias, uma casa usa: uma televisão de 100 W durante 4 h por dia, uma ventoinha de 60 W durante 8 h por dia e um frigorífico que, em média, consome 150 W durante 8 h por dia (tempo efetivo do compressor). Calcule o consumo mensal total e o custo (10 Kz por kWh, tarifa fictícia).

Resolução:

  1. Televisão: 0,1 kW × 4 h = 0,4 kWh por dia; × 30 = 12 kWh.
  2. Ventoinha: 0,06 kW × 8 h = 0,48 kWh por dia; × 30 = 14,4 kWh.
  3. Frigorífico: 0,15 kW × 8 h = 1,2 kWh por dia; × 30 = 36 kWh.
  4. Total: 12 + 14,4 + 36 = 62,4 kWh.
  5. Custo: 62,4 × 10 = 624 Kz.

Resposta: 62,4 kWh e 624 Kz (tarifa fictícia). Verificação: por dia, 0,4 + 0,48 + 1,2 = 2,08 kWh, e 2,08 × 30 = 62,4 kWh.

Exemplo 4 — Nível de exame: da corrente ao joule

Enunciado: Um aparelho resistivo, ligado a 220 V, é percorrido por uma corrente de 5 A e funciona 3 h. Calcule (a) a potência, (b) a energia em kWh, (c) a energia em joules.

Resolução:

  1. (a) P = U × I = 220 × 5 = 1 100 W = 1,1 kW.
  2. (b) E = 1,1 × 3 = 3,3 kWh.
  3. (c) 1 kWh = 3,6 × 106 J, logo E = 3,3 × 3,6 × 106 = 11,88 × 106 J.

Resposta: (a) 1 100 W; (b) 3,3 kWh; (c) 11,88 × 106 J (11 880 000 J). Verificação: em joules, E = P × t = 1 100 × (3 × 3 600) = 1 100 × 10 800 = 11 880 000 J.

Erros frequentes

  • Usar watts com horas e chamar-lhe kWh. 10 W × 5 h dá 50 Wh, não 50 kWh. Divida por 1 000.
  • Confundir potência com energia. O kW mede potência; o kWh mede energia. Um aparelho "de 2 kWh" não existe: tem 2 kW de potência.
  • Converter mal os minutos: 30 min são 0,5 h (não 0,30 h) e 1 h 30 min são 1,5 h.
  • Esquecer os dias: o tempo diário tem de ser multiplicado pelo número de dias do período.
  • Contar o tempo "ligado à tomada" em vez do tempo de funcionamento efetivo, em aparelhos como o frigorífico, cujo compressor não trabalha continuamente.
  • Trocar kWh por joules sem multiplicar por 3,6 × 106.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Um aquecedor de 2 kW funciona 3 h. Quantos kWh consome?

Ver solução

E = P × t = 2 × 3 = 6 kWh.

2Exercício 2

Uma lâmpada de 60 W fica acesa 10 h. Quantos kWh consome?

Ver dica

Converta 60 W em kW.

Ver solução

P = 0,06 kW. E = 0,06 × 10 = 0,6 kWh.

3Exercício 3

Um ar condicionado de 1 500 W funciona 8 h por dia durante 30 dias. Calcule o consumo mensal e o custo, com a tarifa fictícia de 10 Kz por kWh.

Ver solução

P = 1,5 kW. Por dia: 1,5 × 8 = 12 kWh. Em 30 dias: 12 × 30 = 360 kWh. Custo: 360 × 10 = 3 600 Kz.

4Exercício 4

Compare uma lâmpada incandescente de 60 W com uma LED de 9 W, ambas acesas 5 h por dia durante 30 dias. Quantos kWh se poupam com a LED e quanto isso representa na tarifa fictícia de 10 Kz por kWh?

Ver dica

O tempo total é 5 × 30 = 150 h para as duas.

Ver solução

Incandescente: 0,06 × 150 = 9 kWh. LED: 0,009 × 150 = 1,35 kWh. Poupança: 9 − 1,35 = 7,65 kWh, que valem 7,65 × 10 = 76,5 Kz.

5Exercício 5

Um aparelho resistivo, ligado a 220 V, é percorrido por 10 A durante 2 h. Calcule a energia consumida em kWh e em joules.

Ver dica

P = U × I e 1 kWh = 3,6 × 106 J.

Ver solução

P = 220 × 10 = 2 200 W = 2,2 kW. E = 2,2 × 2 = 4,4 kWh. Em joules: 4,4 × 3,6 × 106 = 15,84 × 106 = 15 840 000 J.

Perguntas frequentes

Quando se usa este método?

Sempre que se pretende estimar quanta eletricidade um aparelho usa num dado tempo, comparar aparelhos ou calcular o valor da fatura. Também aparece em exercícios de Física sobre energia e potência elétrica.

Existe um método mais rápido?

Sim: multiplique a potência em watts pelas horas e divida o resultado por 1 000. Por exemplo, 150 W × 8 h = 1 200 Wh = 1,2 kWh. É equivalente a converter primeiro para kW.

Qual é a diferença entre kW e kWh?

O kW é uma unidade de potência (quão depressa se consome energia). O kWh é uma unidade de energia (a quantidade total consumida). Um aparelho de 1 kW ligado durante 1 hora consome 1 kWh.

Que erros são mais comuns?

Esquecer de dividir os watts por 1 000, converter mal minutos em horas e não multiplicar pelos dias. Veja "Erros frequentes".

Resumo

  • E (kWh) = P (kW) × t (h).
  • 1 kW = 1 000 W; 30 min = 0,5 h; 1 kWh = 3,6 × 106 J.
  • Se só conhece U e I, use P = U × I (aparelhos resistivos; 220 V na rede em Angola).
  • O custo é o consumo em kWh multiplicado pelo preço do kWh, que consta da fatura.
  • kW mede potência; kWh mede energia.
  • Some os consumos de cada aparelho para obter o total do mês.

Onde aprofundar

  • O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
  • A sua fatura de eletricidade e a informação do fornecedor, para a tarifa em vigor.
  • O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulos sobre energia e potência elétrica.

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