Em um circuito elétrico, aumentar a tensão nem sempre significa aumentar a potência consumida. a) Explique em quais situações isso pode ocorrer. i) Dica: Se você trocar um chuveiro 127 V por um de 220 V, ambos com a mesma potência. Algum desses chuveiros vai consumir mais energia elétrica do que o outro?

Isso ocorre quando a carga não tem resistência fixa e/ou quando ela é projetada para manter a mesma potência (ou outro parâmetro) mesmo com tensões diferentes. A potência consumida depende do tipo de carga e da relação entre $V$, $I$ e R\, não apenas de aumentar $V$.

1) Caso clássico: resistência fixa (carga ôhmica “pura”) Para uma resistência constante R\:

• $P = V\,I$ e, como $I=\dfrac{V}{R}$, então
• $P = \dfrac{V^2}{R}$. Aqui, aumentar a tensão aumenta a potência (cresce com $V^2$).

2) Quando aumentar a tensão NÃO aumenta a potência (situações típicas)

(a) Quando a corrente diminui ao aumentar a tensão Como $P=V\,I$, se ao aumentar $V$ a corrente $I$ cair de forma suficiente, a potência pode ficar igual ou até diminuir. Isso pode acontecer em:

• Fontes de corrente (ou circuitos com controle/limitação de corrente): o circuito impede que $I$ aumente.
• Cargas eletrônicas/reguladas (fontes chaveadas, carregadores, equipamentos com controle): ajustam o consumo para entregar potência quase constante na saída.

(b) Quando a carga é “projetada para mesma potência” em tensões diferentes (ex.: chuveiros 127 V e 220 V de mesma potência nominal) Um chuveiro resistivo é aproximadamente ôhmico, então para ele entregar a potência nominal $P$, a resistência deve ser: [ R = \frac{V^2}{P}. ] Logo, para mesma potência nominal:

• O chuveiro 220 V precisa ter resistência maior que o de 127 V.
• E a corrente nominal será menor em 220 V: [ I = \frac{P}{V}. ]

Respondendo à dica (chuveiro 127 V vs 220 V, mesma potência): Se ambos têm a mesma potência (por exemplo, 5500 W) e são usados pelo mesmo tempo, então consomem a mesma energia elétrica, porque: [ E = P,t. ] Assim, nenhum vai consumir mais energia do que o outro, desde que:

• estejam operando na tensão correta (127 V no de 127 V e 220 V no de 220 V), e
• tenham a mesma potência ajustada (mesma posição de temperatura/potência).

O que muda é a corrente e a resistência do elemento de aquecimento:

• 220 V: menor corrente, maior resistência.
• 127 V: maior corrente, menor resistência.

Observação importante: se você ligar o chuveiro 220 V em 127 V, ele ficará com potência bem menor (não “consome mais” — consome menos). Se ligar o de 127 V em 220 V, a potência sobe muito (pode queimar), pois aí vale P\approx V^2/R\ com R\ praticamente fixo naquele modelo.