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Unidade I Grandezas elétricas Prof. Dalton de Araújo Honório, Dr. dalton@dee.ufc.br Conteúdo Unidade I : Grandezas elétricas Grandezas elétricas; Lei de Ohm; Leis de Kirchhorff; Circuitos série/paralelo; Potência e energia elétrica. Grandezas elétricas - introdução A eletricidade possui características que a diferencia das demais fontes de energia: Ela não existe na natureza, exceto nos raios e relâmpagos; Ela é invisível e homogênea; Ela não pode ser armazenada na sua forma natural; Ela não pode ser transportada livremente pelo mundo; Mas ela pode ser transformada em praticamente todas as outras formas de energia. Grandezas elétricas - introdução A eletricidade possui características que a diferencia das demais fontes de energia: Ela não existe na natureza, exceto nos raios e relâmpagos; Ela é invisível e homogênea; Ela não pode ser armazenada na sua forma natural; Ela não pode ser transportada livremente pelo mundo; Mas ela pode ser transformada em praticamente todas as outras formas de energia. Grandezas elétricas - introdução Podemos afirmar que as pessoas não usam eletricidade! Elas usam a: comunicação, iluminação, trabalho mecânico, entretenimento e todos os benefícios tangíveis à energia elétrica e eletrônicos. Podemos dizer que a eletricidade é uma energia intermediária entre a fonte produtora e a aplicação final. Grandezas elétricas – Carga elétrica O homem tem conhecimento sobre a existência de eletricidade por milhares de anos, mas durante a maior parte deste tempo, eletricidade era tida ou como algo a ser temido (ex.: descargas atmosféricas), ou simplesmente como uma curiosidade – com seus vários fenômenos usados um pouco mais além de prover entretenimento a curiosos. No século XIX, apesar de não entenderem a natureza real da “eletricidade”, cientistas como Michael Faraday na Inglaterra, Joseph Henry nos Estados Unidos, Georg Ohm na Alemanha e muitos outros, estavam estabelecendo “regras” com relação ao seu comportamento, com base nos resultados de suas experiências práticas. Entretanto, apenas após a acumulação gradual de conhecimento sobre a estrutura do átomo a partir do final do século XIX, que os segredos da eletricidade finalmente começaram a ser revelados. Grandezas elétricas – Carga elétrica O modelo do átomo de Bohr (1913) consiste em um núcleo, rodeado por até sete órbitas chamadas níveis eletrônicos. Em 1932, James Chadwick propôs que o núcleo dos átomos não era uma única massa, mas, ao contrário, feito de até dois tipos de “partículas elementares”: prótons positivamente carregados e nêutrons que não portam nenhuma carga. O elétron e o próton são as cargas elementares e componentes do átomo. Grandezas elétricas – Carga elétrica Por convenção, estabeleceu-se que a carga do elétron era negativa e a do próton positiva; Aproximando-se cargas de polaridades opostas, existe uma força atrativa entre elas; Aproximando-se cargas de mesmas polaridades, existe uma força repulsiva entre elas; A unidade para medir carga elétrica se chama “Coulomb” e a carga de 1 elétron é: 𝑒 = 1,6𝑥10−19𝐶 Grandezas elétricas – Corrente elétrica Condutor elétrico, principalmente elementos metálicos, possuem uma abundância de elétrons livres que se movem de um átomo para outro em direções aleatórias. Se aplicarmos uma carga externa positiva e negativa nos terminais extremos deste condutor, os elétrons livres serão repelidos pela carga negativa e atraídos pela positiva. Assim, os elétrons livres continuam a se mover mas, agora com uma tendência dos elétrons se deslocarem do terminal negativo para o positivo. Este deslocamento é chamado de corrente elétrica. Grandezas elétricas – Corrente elétrica É o deslocamento de cargas (elétrons livres) dentro de um condutor quando existe uma diferença de potencial (d.d.p.) elétrico entre as suas extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reação química, atrito, luz, etc.) Grandezas elétricas – Corrente elétrica Grandezas elétricas – Corrente elétrica A unidade para medir corrente elétrica se chama “Ampères” e, se o fluxo de elétrons for constante, tem-se a relação: Múltiplos e submúltiplos do Ampère: 𝐴𝑚𝑝è𝑟𝑒𝑠 = 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏𝑠 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑖 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 Nome Símbolo Valor miliampère mA 10-³ A microampère uA 10-6 A kiloampère kA 10³ A megampère MA 106 A Grandezas elétricas – Corrente elétrica A unidade para medir corrente elétrica se chama “Ampères” e, se o fluxo de elétrons for constante, tem-se a relação: Ex: Determine a corrente em um componente sabendo que a carga que entra no componente é dada por q = 12.t C, em que t é o tempo em segundos. 𝐴𝑚𝑝è𝑟𝑒𝑠 = 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏𝑠 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑖 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 𝑖 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 = 12. 𝑡 𝑑𝑡 = 12𝐴 Grandezas elétricas – Corrente elétrica Tipos de corrente elétrica: Corrente contínua (CC ou DC): É aquela cuja intensidade e o sentido se mantém constante. Ex: Correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel. Se a tensão elétrica ou ddp que alimenta o circuito for contínua, consequentemente, a corrente também será continua. Corrente Alternada (CA ou AC): É aquela cuja intensidade e sentido variam periodicamente. Ex: As correntes existentes em nossas residências que são fornecidas pelas concessionárias de energia elétrica. Se a tensão elétrica que alimenta o circuito for alternada, consequentemente a corrente também será alternada. Essa modalidade de corrente elétrica oscila com uma certa frequência, que representa o número de ciclos completos na unidade de tempo. Grandezas elétricas – Corrente elétrica ( ) ( ) pico v t V sen Grandezas elétricas – Corrente elétrica Efeitos da corrente elétrica: 1) Efeito térmico: qualquer condutor sofre aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. 2) Efeito luminoso: Em algumas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que este emita luz. 3) Efeito magnético: Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, surge numa região próxima a ele um campo magnético. 4) Efeito químico: Quando atravessada por uma corrente elétrica, uma solução eletrolítica sofre decomposição. 5) Efeito fisiológico: consiste na ação da corrente elétrica sobre o corpo humano, causando sensação dolorosa e contrações musculares, podendo atingir situações fatais. Grandezas elétricas – Corrente elétrica Para medirmos a corrente elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento chamado amperímetro. Este deve ser ligado em série com a carga a ser medida. Amperímetro digital Alicate Volt-Amperímetro Amperímetro analógico Grandezas elétricas – Corrente elétrica Para medirmos a corrente elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento chamado amperímetro. Este deve ser ligado em série com a carga a ser medida. Grandezas elétricas – Corrente elétrica Se a interrupção do circuito é impraticável, pode-se utilizar um amperímetro alicate, capaz de medir a corrente pelo campo magnético produzido ao passar no condutor. Grandezas elétricas – Tensão elétrica A área ao redor de uma carga elétrica, onde os efeitos desta carga podem ser sentidos, é chamada “campo elétrico”. Imaginem, agora, movimentar um elétron de um ponto ao longo de uma destas linhas de campo elétrico, em direção a uma carga negativa fixa. Como “polos iguais se repelem”, um trabalho deve ser feito para sobrepor a força de repulsão à carga negativa fixa, de modo a se mover este elétron de um ponto A para um ponto B. O trabalho feito para mover o elétron resulta em um aumento da energia potencial deste elétron. Grandezas elétricas – Tensão elétrica Em outras palavras, é determinado o potencial de um ponto B com relação ao ponto A. Ou seja, foi calculado a diferença de potencial (d.d.p.) entre os pontos A e B em termos do trabalho realizado no transporte de carga elétrica entre estes pontos. Grandezas elétricas – Tensão elétrica Vimos que, para haver correnteelétrica, é preciso que haja uma diferença de potencial e um condutor em circuito fechado para restabelecer o equilíbrio perdido. Se o circuito estiver aberto, temos tensão mas não corrente. A d.d.p. ou tensão elétrica é representada geralmente pelas letras “V”, “U” ou “E” e sua unidade é o Volt (V). A diferença de potencial entre dois pontos de um campo eletrostático é de 1 Volt, quando o trabalho realizado contra as forças elétricas ao se deslocar uma carga entre dois pontos é de 1 Joule por Coulomb. 1𝑉𝑜𝑙𝑡 = 1 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 𝐶𝑜𝑢𝑙𝑜𝑚𝑏 𝑣 = 𝑑𝑤 𝑑𝑞 Grandezas elétricas – Tensão elétrica Múltiplos e submúltiplos do Volt: Ex: O trabalho feito por um gerador para separar uma carga de 20 C é 50 kJ. Determine a tensão sobre os terminais deste gerador. Nome Símbolo Valor milivolt mV 10-³V microvolt uV 10-6V kilovolt kV 10³V megavolt MV 106V 𝑉 = 𝑊 𝑄 = 50𝑥10³ 20 = 2500𝑉 𝑜𝑢 2,5 𝑘𝑉 Grandezas elétricas – Tensão elétrica Para medirmos a tensão elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento chamado voltímetro. Este deve ser ligado em paralelo com a carga a ser medida. Voltímetro digital Voltímetro analógico Grandezas elétricas – Tensão elétrica Para medirmos a tensão elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento chamado voltímetro. Este deve ser ligado em paralelo com a carga a ser medida. Voltímetro digital Voltímetro analógico Deve-se ter cuidado na medição para evitar acidentes e danos aos equipamentos. Grandezas elétricas – Tensão elétrica Grandezas elétricas – Resistência elétrica É a oposição natural interna oferecida por qualquer material à circulação da corrente elétrica através do material. Por isso, os corpos maus condutores de eletricidade têm resistência elevada e os corpos bons condutores têm menor resistência. Corpos bons condutores são aqueles em que os elétrons mais externos, mediante um estímulo apropriado (atrito, contato ou campo magnético), podem facilmente ser retirados dos átomos. Ex: platina, cobre, alumínio. Corpos maus condutores são aqueles em que os elétrons estão tão rigidamente solidários aos núcleos que somente com grandes dificuldades podem ser retirados por um estímulo exterior. Ex: porcelana, vidro, madeira. Grandezas elétricas – Resistência elétrica O Ohm (símbolo: Ω) é a unidade de medida da resistência elétrica, padronizada pelo SI (Sistema Internacional de Unidades). Corresponde à relação entre a tensão de 1 Volt e uma corrente de 1 Ampère sobre um elemento, seja ele um condutor ou isolante. O nome desta unidade é uma homenagem a George Simon Ohm (1789 - 1854) que descobriu relações matemáticas envolvendo as dimensões dos condutores e as grandezas elétricas, definindo o conceito de resistência elétrica e formulando as Leis de Ohm que veremos a posteriore. Cada material tem sua resistência específica própria (resistividade) e a resistência de qualquer material depende do comprimento, área e da própria resistividade: 𝑅 = 𝜌 ℓ 𝐴 𝑅 − 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑚 𝑂ℎ𝑚𝑠 Ω 𝜌 − 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑚 Ω. 𝑚𝑚2 𝑚 ℓ − 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑚 𝑚 𝐴 − á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑠𝑒çã𝑜 𝑟𝑒𝑡𝑎 𝑒𝑚 𝑚𝑚² Grandezas elétricas – Resistência elétrica Múltiplos e submúltiplos do Ohm: Nome Símbolo Valor miliohm mΩ 10-³ Ω microohm uΩ 10-6 Ω kiloohm kΩ 10³ Ω megaohm MΩ 106 Ω Grandezas elétricas – Resistência elétrica Exercício 1: Calcular a resistência de um condutor de cobre a 15°C (ρ = 0,0178 Ωxmm²/m), sabendo que a seção do mesmo é de 1,5 mm² e que seu comprimento é de 1000 m. (2min) 𝑅 = 𝜌 ℓ 𝐴 𝑅 = 0,0178 1000 1,5 = 11,87Ω Grandezas elétricas – Resistência elétrica Para medirmos a resistência elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento chamado ohmímetro. Este deve ser ligado em paralelo com a carga a ser medida e o circuito deverá está DESENERGIZADO. Ohmímetro digital Lei de Ohm O físico e matemático alemão George Simon Ohm (1789 – 1854) através de suas pesquisas (1827) observou que em um determinado circuito elétrico, mantendo-se a resistência elétrica constante e variando a tensão elétrica, a intensidade da corrente elétrica variava de forma diretamente proporcional em relação à tensão elétrica, ou seja: Quando a tensão aumentava de valor, a corrente elétrica também aumentava! Quando a tensão diminuía de valor, a corrente elétrica também diminuía! Lei de Ohm Os experimentos de Ohm foram muito simples pelos padrões atuais, mas devem ter sido muito difíceis de serem executados no início do século XIX porque, obviamente, não havia instrumentos elétricos de medida disponíveis como temos hoje, nem padrões de unidade de medida para a tensão ou corrente! Assim, Georg Simeon Ohm estabeleceu a lei que leva seu nome e interrelaciona as grandezas tensão, corrente e resistência: Onde: V – tensão em V; R – resistência em Ω; I – corrente em A. 𝑉 = 𝑅 ∙ 𝐼 Lei de Ohm Lei de Ohm Exercício 2: Se a diferença de potencial sobre um circuito é de 150 V, uma resistência de 50 Ω é ligada a essa diferença de potencial que faz percorrer nesse circuito fechado uma corrente. Qual o valor da corrente? (2min) 𝑅 = 50Ω 𝐼 = 𝑉 𝑅 = 150 50 = 3𝐴 𝑉 = 150𝑉 Lei de Ohm A Lei de Ohm não é, de forma alguma, uma lei universal que se aplica a todas as cargas. Lei de Ohm Exercício 3: A tensão aplicada a um circuito é de 12 V e a corrente resultante é de 3 A. Se a tensão é aumentada para 36 V, a corrente aumenta para 4 A. Este circuito obedece à lei de Ohm? (2min) 𝑅 = 𝑉 𝐼 = 12 3 = 4Ω 𝑅 = 𝑉 𝐼 = 36 4 = 9Ω Na primeira condição: Na segunda condição: Como a resistência não se manteve constante, a lei de Ohm não se aplica a este circuito. Leis de Kirchhoff Formuladas em 1845 pelo físico alemão Gustav Robert Kirchhoff (1824 – 1887), enquanto ainda era um estudante universitário, estas leis são baseadas no princípio da conservação da energia, no princípio de conservação da carga elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso em uma trajetória fechada (sistema não-dissipativo). Leis de Kirchhoff Um circuito elétrico é formado por componentes ligados entre si, normalmente com uma fonte de força eletromotriz (bateria, gerador, rede elétrica etc.) e uma carga (lâmpadas, aparelhos domésticos etc.). Os circuitos são categorizados de acordo com o modo que estão conectados. Leis de Kirchhoff Exs: circuito série: Leis de Kirchhoff Exs: circuito paralelo: Leis de Kirchhoff Exs: circuito série-paralelo: Leis de Kirchhoff Exs: circuito complexo: Leis de Kirchhoff Entendendo as setas indicadoras de um circuito: 3 U Leis de Kirchhoff Identificando as partes que compõe o circuito abaixo. • Os pontos A e D são chamados de nós, onde nó é a junção formada por três ou mais condutores. • Os circuitos formados por ABCDA, ADEFA e FABCDEF são chamados de malhas ou circuitos fechados. Leis de Kirchhoff 1ª Lei de Kirchhoff Conhecida como as lei dos nós, define que a soma das intensidades das correntes elétricas que chegam em um nó é igual a soma das correntes que saem deste nó. Podemos considerar ainda que o somatório algébrico das correntes que chegam e saem de um nó é igual a 0 (zero). > I1 + I2 = I3 + I4 ou > I1 + I2 - I3 - I4 = 0 Leis de Kirchhoff 1ª Lei – Lei de Kirchhoff para correntes – LKC Ex: Vamos examinar o circuito de modo a entender a lei. Existem 3 junções (nós): A, B e C. No nó A: 𝐼1 = 𝐼2 + 𝐼3 No nó B: 𝐼2 = 𝐼4 + 𝐼5 No nó C: 𝐼3 + 𝐼4 + 𝐼5 = 𝐼6 Por fim: 𝐼1 = 𝐼6 Leis de Kirchhoff 2ª Lei – Lei de Kirchhoff para tensões - LKT Chamada de lei das malhas considera que a soma algébrica das tensões nos dispositivos que compõem um circuito elétrico fechado (malha) é igual a 0. > E= U1 + U2 + U3 ou > U1 + U2 + U3 - E = 0 Leis de Kirchhoff Exercício 1: Determine o sentido da tensão (Fig. 1) e da corrente (Fig. 2) ao longo do circuito e em seguida escreva as expressões para as tensões e as correntes ao longo do circuito.(4 min) I1=2A I2=3A I3=5A I4=1A I5=? V1=5V V2=2V V2=7V VA=24V VB=? Fig. 1 Fig. 2 3 Leis de Kirchhoff Exercício 1: Determine o sentido da tensão (Fig. 1) e da corrente (Fig. 2) ao longo do circuito e em seguida escreva as expressões para as tensões e as correntes ao longo do circuito. (4 min) 𝑉𝐴 − 𝑉𝐵 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 Fig. 1 V1=5V V2=2V V3=7V VA=24V VB=? 24 − 𝑉𝐵 = 5 + 2 + 7 𝑉𝐵 = 24 − 14 = 10𝑉 Leis de Kirchhoff Exercício 1: Determine o sentido da tensão (Fig. 1) e da corrente (Fig. 2) ao longo do circuito e em seguida escreva as expressões para as tensões e as correntes ao longo do circuito. (4 min) 𝐼2 + 𝐼4 = 𝐼1 + 𝐼3 + 𝐼5 Fig. 2 3 + 1 = 2 + 5 + 𝐼5 𝐼5 = 4 − 7 = −3𝐴 I1=2A I2=3A I3=5A I4=1A I5=? Leis de Kirchhoff Desafio: Determine o sentido das correntes na figura abaixo. Quem fizer já está aprovado na disciplina com dez! Circuito série Na associação em série os resistores estão ligados de forma que a corrente elétrica que passa por eles seja a mesma. A tensão total do circuito é subdividida entre os resistores proporcionalmente aos seus valores. Circuito série Na associação em série os resistores estão ligados de forma que a corrente elétrica que passa por eles seja a mesma. A tensão total do circuito é subdividida entre os resistores proporcionalmente aos seus valores. Pela 2ª Lei de Kirchhoff a soma das tensões parciais nos resistores é igual à tensão total aplicada ao circuito. Circuito série Substituindo as tensões nos resistores pela 1ª. Lei de Ohm, tem-se: Colocando I em evidência, tem-se: Dividindo a tensão U pela corrente I, chega-se a: Circuito série O resultado UTOTAL/I corresponde à resistência equivale RT da associação em série, isto é, a resistência que a fonte de alimentação entende como sendo a sua carga total. Portanto, a resistência elétrica resultante é a soma dos valores parciais das resistências envolvidas: Onde: RT = Resistência total ou equivalente; R1, R2, R3 , Rn = resistências dos respectivos resistores. Circuito série Para termos resistores em serie é necessário fazer a ligação conforme a figura: Resumindo as características da associação em série, são: • A corrente que circula na associação é a mesma para todos os resistores; • A tensão total na associação é a soma das tensões parciais de cada resistor; • A resistência total obtida pela associação é igual à somatória dos resistores envolvidos; • Os resistores são interdependentes. Circuito série Exercício 2: Resistores de 2 , 4 , 6 e 8 são conectados em série com uma bateria de 200 V. Calcule a resistência total do circuito, a corrente e a queda de tensão sobre cada resistor. (2 min) Circuito série Exercício 2: Resistores de 2 , 4 , 6 e 8 são conectados em série com uma bateria de 200 V. Calcule a resistência total do circuito, a corrente e a queda de tensão sobre cada resistor. (2 min) 𝐼 = 𝐸 𝑅 = 200 20 = 10𝐴 𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 = 2 + 4 + 6 + 8 = 20Ω 𝑈1 = 𝐼. 𝑅1 = 10.2 = 20𝑉 𝑈2 = 𝐼. 𝑅2 = 10.4 = 40𝑉 𝑈3 = 𝐼. 𝑅3 = 10.6 = 60𝑉 𝑈4 = 𝐼. 𝑅4 = 10.8 = 80𝑉 ITOTAL I1 I2 I3 Circuito paralelo Na associação em paralelo os resistores estão ligados de forma que a tensão total aplicada ao circuito seja a mesma em todos os resistores, e a corrente elétrica total do circuito se subdivida entre eles de forma inversamente proporcional aos seus valores. De acordo com a 1ª Lei de Kirchhoff, a soma das correntes elétricas parciais nos resistores é igual à corrente elétrica total fornecida pela fonte. Circuito paralelo Na associação em paralelo os resistores estão ligados de forma que a tensão total aplicada ao circuito seja a mesma em todos os resistores, e a corrente elétrica total do circuito se subdivida entre eles de forma inversamente proporcional aos seus valores. De acordo com a 1ª Lei de Kirchhoff, a soma das correntes elétricas parciais nos resistores é igual à corrente elétrica total fornecida pela fonte. Em que: Circuito paralelo Colocando U em evidência, tem-se: Dividindo a corrente elétrica ITOTAL pela tensão U teremos como resultado a condutância equivalente do circuito. Invertendo-se esse valor obteremos a resistência total RT que a fonte de alimentação entende como sendo a sua carga. Portanto, a resistência elétrica resultante é o inverso das somas dos inversos dos valores das resistências parciais envolvidas: Circuito paralelo Podemos associar resistores em paralelo, quando ligarmos conforme a figura abaixo. Resumindo as características da associação em paralelo são: •A tensão presente em todos os resistores é a mesma; •A corrente total que circula na associação é a somatória da corrente de cada ramo do circuito. •O valor resultante da resistência elétrica é menor do que o menor valor do resistor envolvido na associação; •Os resistores são independentes. Circuito misto série-paralelo Nessa associação encontraremos as características do circuito série e do circuito paralelo em um mesmo circuito. A associação mista de resistores é realizada quando ligarmos os elementos conforme a figura abaixo: Circuito misto série-paralelo Circuito misto série-paralelo Exercício 3: Para o circuito abaixo, determine o valor da resistência equivalente e a corrente total do circuito.(3 min) Circuito misto série-paralelo Exercício 3: Para o circuito abaixo, determine o valor da resistência equivalente e a corrente total do circuito.(3 min) Circuito misto série-paralelo Exercício 3: Para o circuito abaixo, determine o valor da resistência equivalente e a corrente total do circuito.(3 min) 1 𝑅𝐵 = 1 𝑅𝐴 + 1 𝑅3 𝑅𝐵 = 𝑅𝐴. 𝑅3 𝑅𝐴 + 𝑅3 = 6.12 6 + 12 = 4Ω Circuito misto série-paralelo Exercício 3: Para o circuito abaixo, determine o valor da resistência equivalente e a corrente total do circuito.(3 min) 𝑅𝑇 = 𝑅𝐵 + 𝑅4 = 4 + 16 = 20Ω 𝐼𝑇 = 𝑉 𝑅𝑇 = 60 20 = 3𝐴 Potência e energia É muito importante conhecer a potência e energia fornecidas a um componente. Ex: a luz de uma lâmpada pode ser expressa em termos de potência. Assim, sabemos que uma lâmpada de 20 W ilumina mais que uma de 10 W. Potência é a taxa com a qual a energia é fornecida ou absorvida. A unidade de potência é o Watt. 𝑝 = 𝑑𝑤 𝑑𝑡 𝑝 = 𝑑𝑤 𝑑𝑡 = 𝑑𝑤 𝑑𝑞 𝑑𝑞 𝑑𝑡 = 𝑣. 𝑖 Potência e energia Sendo temos:𝑉 = 𝑅𝑥𝐼 𝑃 = 𝑅𝑥𝐼² 𝑃 = 𝑉² 𝑅 Potência e energia Outras unidades de medida da potência elétrica: • CV - Cavalo-vapor que corresponde a 736W • HP – Horse power que corresponde a 746W Múltiplos e submúltiplos do Watt: Potência e energia A energia é a potência realizada ao longo do tempo (trabalho): A energia elétrica consumida por um aparelho é proporcional ao trabalho que este realiza. A unidade de medida da energia elétrica é a mesma do trabalho, ou seja, Joule (J), Watt-hora (Wh) ou quilowatt-hora (kWh). Substituindo P, temos: 𝑊 = 𝑃. 𝑡 𝑊 = 𝑉. 𝐼. 𝑡 𝑊 = 𝐼2. 𝑅. 𝑡 𝑊 = 𝑉2 𝑅 . 𝑡 Potência e energia Exercício 4: Qual a potência necessária para fazer funcionar um motor elétrico cuja tensão é 220V e a corrente necessária 15A? Se o motor funcionar durante 3h, qual será a energia consumida? (2 min) 𝑃 = 𝑉𝑥𝐼 = 220𝑥15 = 3300𝑊 𝑜𝑢 3,3𝑘𝑊 𝑊 = 𝑃𝑥𝑡 = 3,3𝑥3 = 9,9𝑘𝑊ℎ
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