relatorio 4

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UNIVERSIDADE DE UBERABA
TIAGO MARIANO FRANCISCO – 5100430
WANDER CAMPOS BORGES - 5124211
PABLO SILVA RODRIGUES - 5122399
TRABALHO DE ELETRICIDADE APLICADA
RELATÓRIO 04 – POTÊNCIA ELÉTRICA E ENERGIA
UBERABA-MG
2015
	
	Roteiro de Aula Prática 
	1º Semestre
2015
	Curso: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
	Período/Série: 4º
	Turno: Noturno
	Componente Curricular: ELETRICIDADE APLICADA 
	Código: 38054
 AULA PRÁTICA Nº 04
Potência Elétrica e Energia
OBJETIVOS
1.1 Levantar a curva de potência em função da corrente que circula por um resistor;
1.2 Observar a efeito Joule.
CONCEITUAÇÃO TEÓRICA
A potência elétrica é uma grandeza que mede quanto (conversão de energia, de uma forma para outra) pode ser realizado em um certo período de tempo., por um dispositivo elétrico, ou seja, é a rapidez com que um trabalho é executado. Como a energia é medida em joule [J] e o tempo em segundo [s], a potência é medida em joule por segundo [J/s] que também é denominada d watt [W]. Assim, temos:
Num circuito elétrico, a potência pode ser também definida como sendo a quantidade de carga elétrica Q que uma fonte de tensão V pode fornecer ao circuito, num intervalo de tempo t, ou seja:
			
Embora as expressões acima sejam correspondentes, por motivos práticos (medição) utiliza-se uma terceira expressão que leva em consideração a corrente circulante no circuito e a tensão ao qual ele está submetido. Assim, se na equação (2) temos que a relação entre carga e tempo é a definição decorrente elétrica, logo temos a equação (3) abaixo: 
Substituindo a equação (3) na equação (2) temos que :
Relacionando a expressão (4) com a primeira lei de Ohm (definição de resistência elétrica), vista anteriormente e relembrada abaixo, teremos outras duas equações que podem representar a potência dissipada por uma resistência, quais sejam:
substituindo a tensão da equação (5), na equação (4), temos a potência dissipada pelo resistor em função da resistência e da corrente que por ela passa, ou seja:
substituindo a corrente da equação (5), na equação (4), a potência dissipada será expressa através do valor da resistência do circuito e da tensão à qual ela está submetida, ou seja:
O circuito abaixo mostra transformação da energia elétrica em energia térmica. Inúmeros dispositivos elétricos aproveitam o efeito térmico da transformação de energia, tais como: chuveiro, secador, ferro elétrico, soldador, lâmpada incandescente, etc. Esses dispositivos são basicamente, constituídos por resistências.
FIG. 1 – Circuito de transformação de energia elétrica em térmica.
Um sistema pode FORNECER ou CONSUMIR potência. Para distinguir entre as duas possibilidades, devemos observar a polaridade da tensão aplicada bem como o sentido da corrente que percorre o circuito. 
+
-
E
I
(a)
+
-
E
I
(b)
			
FIG. 2 – Potência fornecida (a) e absorvida (b), por fontes de tensão CC.
No caso das fontes de tensão de corrente contínua, a potência estará sendo FORNECIDA pela fonte se o sentido da corrente estiver SAINDO DO TERMINAL POSITIVO (+) da mesma. Note que este é o sentido da corrente em qualquer circuito com uma única fonte de tensão. Se, por outro lado, o sentido da corrente estiver ENTRANDO NO TERMINAL POSITIVO (+) da fonte (ocasião em que houver mais de uma fonte no circuito) ela estará consumindo potência. Esse processo é semelhante ao que acontece quando uma bateria está sendo carregada. A figura 2 representa as duas situações descritas.
No caso de elementos PURAMENTE RESISTIVOS, toda a potência é dissipada em forma de calor, QUALQUER QUE SEJA O SENTIDO DA CORRENTE. Isto acontece porque, neste caso, a polaridade da ddp (diferença de potencial) entre os terminais do resistor é determinada pelo sentido da corrente que por ele passa, de tal forma que, a corrente SEMPRE ENTRA , no resistor, pelo terminal de POTENCIAL MAIS ALTO, o que corresponde à situação em que a potência é CONSUMIDA.
MEDIDORES DE POTÊNCIA
Existem instrumentos que podem medir potência fornecida por uma fonte a um elemento dissipativo. Como a potência depende da tensão, nele aplicada, e da corrente que o percorre o aparelho possui duas bobinas que serão sensibilizadas por essas duas variáveis, a bobina de tensão (BT) e a bobina de corrente (BC). Estas bobinas devem estar conectadas corretamente, como mostrado na figura 3, para que a deflexão do ponteiro seja no sentido crescente. Caso contrário, a deflexão será no sentido contrário, caracterizando a inversão da polaridade das bobinas. Em alguns aparelhos existem vários terminais de tensão e corrente que permitirão uma escolha da faixa de valores a serem utilizados.
FIG. 3 – Conexão correta de um medidor de potência.
EFICIÊNCIA ou RENDIMENTO ()
Em todo e qualquer sistema, seja ele elétrico ou não, as perdas são inevitáveis sendo que, o máximo que se pode fazer é minimiza-las o máximo possível. A figura 4 mostra o fluxo de energia em um sistema qualquer. De acordo com o Princípio de Conservação de Energia temos:
Energia de Entrada = Energia de Saída + Energia Perdida + Energia Armazenada
Dividindo-se os dois membros da equação pelo tempo teremos:
Potência de Entrada = Potência de Saída + Potência Perdida + Potência Armazenada
Define-se como eficiência ou rendimento de um sistema a seguinte relação:
Energia
Armazenada
Entrada de Energia 
FIG. 4 – Fluxo de energia em um sistema.
ou ainda, o rendimento percentual:
Na prática não existem sistemas sem perdas, portanto, o rendimento será sempre menor que 100%.
ENERGIA
A potência de um sistema é, geralmente, uma característica intrínseca que só depende da constituição desse sistema. Para que esta potência se traduza na realização de trabalho, o sistema deve ser utilizado durante um certo período de tempo.
Da definição de potência, dada através da equação (1) pode-se calcular a expressão de energia consumida ou cedida por um sistema. A unidade da energia é o joule, sendo dada por:
O joule não é a unidade mais comumente utilizada, usando-se em seu lugar o watt-hora (Wh) ou o quilowatt-hora (kWh).
FIG. 4 – Partes constituintes de um medidor de energia.
O medidor de energia é um instrumento destinado a medir o consumo de energia elétrica dos consumidores. Geralmente ele é instalado no quadro de entrada das residências. A figura 5 mostra um tipo de medidor analógico, com seus respectivos ponteiros. Os valores de potências de dez mostrados já estão em kWh. 
EQUIPAMENTOS E MATERIAIS PERMANENTES NECESSÁRIOS
Protoboard, fonte de tensão dc variável, 2 resistores de 100 e cronômetro.
MATERIAL DE CONSUMO NECESSÁRIO
Não há necessidade de material de consumo.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Monte, no protoboard, um circuito paralelo contendo três ramos:
o primeiro ramo conterá uma fonte de tensão DC de 10 V;
o segundo, um resistor R1 de 100 , de potência P1;
o terceiro, um resistor R2 também de 100 e potência P2.
Ligue o circuito e, após um minuto coloque a mão nos dois resistores; 
Retire uma das resistências do circuito e coloque em seu lugar uma resistência de 1 k;
Varie a tensão da fonte conforme o quadro abaixo. Meça e note a corrente em cada em cada resistência e calcule o valor da potência dissipada.
	
V (volt)
	R1
	R2
	
	
	I (mA)
	P1 (mW)
	I(mA)
	P2 (mW)
	
V (volt)
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	1,99
	2,93
	5,83
	2,95
	5,87
	1,99
	3,99
	5,87
	23,42
	5,87
	23,42
	3,99
	5,99
	8,82
	52,83
	8,81
	52,77
	5,99
	7,98
	11,74
	93,69
	11,77
	93,92
	7,98
	9,99
	14,71
	146,96
	14,72
	147,05
	9,99
Quadro 1
TRATAMENTO DOS DADOS OBTIDOS
6.1 Com o cálculo da potência dissipada pelas resistências, analise os resultados obtidos;
6.2 Calcule e anote as potências dissipadas pelos resistores, no item 3 acima;
6.3 Utilizando o Excel plote os valores num gráfico e levante a curva P = f(I) para cada resistor. Conclua.
Verificando os gráficos,observa-se que as curvas de ambas foram relativas, ou praticamente iguais, tendo um comportamento não-ôhmico.
6.4 Utilizando o Excel plote o gráfico da potência em função da tensão, ou seja, P = f (E) para uma dada resistência e faça sua conclusão;
Os gráficos acima apresentaram um comportamento NÃO ÔHMICO, ou seja, NÃO linear. Devido a isso, o seu valor ôhmico (do Resistor) dependerá da tensão aplicada, tendo um valor específico para cada condição de operação. 
RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao analisarmos os dados medidos pelo Multímetro e feito os cálculos da potência dissipada pelas resistências em função da tensão e corrente que passa pelas mesmas, obtivemos dados relativos, por conseguinte, foi possível esboçar e interpretar seus respectivos gráficos.
REFERÊNCIAS
Gussow, Milton; Aracy Mendes da Costa (trad.) Eletricidade básica 2.ed.. 639 p il São Paulo: Makron Books, 1997
Mamede Filho, João Instalações elétricas industriais / 6. ed.. 753 p. :il. Rio de Janeiro :Livros Técnicos e Científicos, c2002
Boylestad, Robert L. Introducao à análise de circuitos / 8. ed.. 785 p. :il. Rio de Janeiro : Livros Técnicos e Científicos, c1998
Dados Coletados no laboratório de Eletricidade.