Utilizando-se de um wattímetro, um técnico mediu 4 kW em uma carga monofásica...

Vamos conversar um pouco sobre potência em circuitos elétricos, especialmente em sistemas monofásicos. A potência elétrica consumida por uma carga pode ser dividida em três tipos: potência ativa (P), potência reativa (Q) e potência aparente (S). A potência ativa, medida em watts (W) ou quilowatts (kW), é a energia efetivamente consumida pela carga para realizar trabalho. A potência reativa, medida em voltampere reativo (Var ou kVar), está relacionada a componentes que acumulam e devolvem energia ao sistema, como capacitores e indutores. Por fim, a potência aparente, em voltampere (VA), é a combinação das duas anteriores.

O fator de potência (FP) é a relação entre a potência ativa e a potência aparente, e indica a eficiência do uso da energia. Aqui, foi dada a potência ativa (4 kW) e o fator de potência (0,80). Sabemos que o fator de potência é o cosseno do ângulo φ entre a corrente e a tensão: FP = P/S = cos φ.

Para encontrar a potência reativa, podemos usar um triângulo retângulo onde a hipotenusa é a potência aparente (S), um cateto é a potência ativa (P) e o outro cateto é a potência reativa (Q). Usamos a fórmula: Q = S * sen φ. Mas como só temos P e FP (cos φ), calculamos S = P / FP e depois sen φ = sqrt(1 - FP²).

Vamos calcular:
FP = 0,80
P = 4 kW
S = P / FP = 4 / 0,80 = 5 kVA
sen φ = sqrt(1 - 0,80²) = sqrt(1 - 0,64) = sqrt(0,36) = 0,6
Q = S * sen φ = 5 * 0,6 = 3 kVar

Portanto, a potência reativa é 3 kVar, que corresponde à alternativa a).