12_Cálculo de Potência nos circuitos

Prévia do material em texto

Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 115
 
 
Cálculo de potência 
nos circuitos 
 
 
 
 
A potência, elétrica ou mecânica, refere-se à razão de produção de trabalho, sendo 
assim, um trabalho é realizado sempre que uma força provoca um movimento em uma 
massa. 
 
Anteriormente, aprendemos que a tensão é uma força elétrica, e que essa tensão 
impulsiona a passagem de uma corrente em um circuito fechado. Porém, quando 
existe tensão entre dois pontos e não flui corrente, nenhum trabalho é realizado. 
 
Neste capítulo estudaremos a Lei de Joule, bem como as potências elétricas nos 
circuitos resistivos e a relação existente entre corrente, tensão e potência elétricas. 
 
Aparelho consumidor é o elemento de um circuito que utiliza energia elétrica para 
realizar um trabalho. A função do aparelho consumidor é transformar a energia elétrica 
em outro tipo de energia. 
 
Exemplos: 
• O ferro de soldar transforma energia elétrica em energia térmica (transmite calor); 
• O televisor transforma energia elétrica em energia luminosa e sonora (transmite 
 sons e imagens); 
• A lâmpada transforma energia elétrica em energia luminosa (transmite luz). 
 
Esses são apenas alguns exemplos de aparelhos consumidores. Todos realizam algum 
tipo de trabalho, consumindo energia elétrica. Os aparelhos consumidores são 
caracterizados por sua potência, tensão nominal, etc. 
 
A potência elétrica de um aparelho consumidor pode ser definida como a quantidade 
de trabalho elétrico que ele é capaz de realizar na unidade de tempo. Portanto, 
potência elétrica é a quantidade de trabalho efetuado na unidade de tempo (W/h). 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 116
Potência Elétrica em corrente contínua 
 
A potência elétrica é uma grandeza e como tal pode ser medida. Para medi-la usamos 
uma unidade chamada watt, que é representada pelo símbolo W. 
 
A potência é calculada multiplicando-se a tensão pela corrente e tem a seguinte 
expressão: 
• P = U x I (W) 
 
Onde: 
• P = potência, em watt; 
• U = tensão, em volt; 
• I = corrente, em ampère. 
 
 
Lei de Joule 
 
Efeito Joule é o fenômeno térmico ocorrido em um elemento, devido à movimentação 
de suas moléculas, provocada pelo choque de elétrons que constituem a corrente 
elétrica. 
 
 
Movimentação da corrente elétrica 
 
 
Potência Elétrica em um bipólo 
 
É o trabalho realizado por um elemento, por unidade de tempo. A unidade de medida 
em uma carga resistiva é o Watt (W). 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 117
P = U x I (W) (1) 
 
1º Lei de Ohm: 
 
U = R x I (2) 
I = U ÷ R (3) 
 
Substituindo (2) em (1), temos: 
• P = (R X I) X I => 
• P = R X I2 (w) 
 
Substituindo (3) em (1), temos: 
• P = V X (V ÷ R) => 
• P = V2 ÷ R (W) 
 
Observação 
Em uma carga resistiva, toda energia elétrica consumida, é transformada em 
outra forma de energia. 
 
 
Cálculo da potência no circuito em série 
 
No circuito em série, o cálculo da potência elétrica pode ser feito baseando-se na 
aplicação da lei de Ohm no circuito em série, e na aplicação das fórmulas de potência 
elétrica. 
 
Exemplo: 
• Calcular as potências consumidas em R1, R2 e R3 no circuito apresentado. 
 
 
 
Para calcularmos a potência elétrica no circuito podemos calcular, em primeiro lugar, 
as tensões parciais em cada resistor (U1,U2 e U3 ). Logo após poderemos calcular as 
potências (parciais e total). 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 118
Cálculo das tensões: 
U1 = R1 x I = 10 x 5 = 50 V 
U2 = R2 x I = 15 x 5 = 75 V 
U3 = R3 x I = 25 x 5 = 125 V 
 
Cálculo das potências: 
P1 = U1 x I = 50 x 5 = 250 W 
P2 = U2 x I = 75 x 5 = 375 W 
P3 = U3 x I = 125 x 5 = 625 W 
PT = P1 + P2+ P3 ⇒ 250 + 375 + 625 = 1250 W 
 
Resposta: 
P1 = potência em R1 = 250 W; 
P2 = potência em R2 = 375 W; 
P3 = potência em R3 = 625 W. 
 
Obs: A soma das potências parciais é igual à potência total do circuito. 
 
 
Cálculo da potência no circuito em paralelo 
 
No circuito em paralelo, o cálculo da potência elétrica pode ser feito baseando-se na 
aplicação da lei de Ohm no circuito em paralelo e na aplicação das fórmulas de 
potência elétrica. 
 
Exemplo: 
• Calcular as potências em R1, R2 e R3 e a potência total do circuito abaixo. 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 119
 
Resistores em paralelo. 
Cálculo das correntes: 
I1 = U ÷ R1 = 220 ÷ 100 = 2,2 A. 
I2 = U ÷ R2 = 220 ÷ 110 = 2 A. 
I3 = U ÷ R3 = 220 ÷ 55 = 4 A. 
 
IT = I1 + I2 + I3 ⇒ 
2,2 + 2 + 4 = 8,2 A. 
 
Cálculo das potências: 
P1 = U x I1 = 220 x 2,2 = 484 W 
P2 = U x I2 = 220 x 2 = 440 W 
P3 = U x I3 = 220 x 4 = 880 W 
PT = U x IT = 220 x 8,2 = 1.804 W 
 
Obs: A soma das potências parciais é igual à potência total do circuito. 
Pt = P1 + P2 + P3 = 484 + 440 + 880 = 1804 W 
 
Resposta: 
P1 = potência em R1 = 484 W 
P2 = potência em R2 = 440 W 
P3 = potência em R3 = 880 W 
PT = potência total = 1 804 W
 
Cálculo da potência no circuito misto 
No circuito misto, o cálculo da potência elétrica pode ser feito baseando-se na 
aplicação da lei de Ohm no circuito misto, e na aplicação das fórmulas de potência 
elétrica. 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 120
Exemplo: 
• Calcular as potências em R1, R2 e R3 e a potência total. 
 
 
Circuito misto 
Para calcularmos a potência elétrica no circuito misto podemos, em primeiro lugar, 
calcular as tensões (U1 e U2 ), em seguida as correntes (I1 e I2 ), depois a potência em 
cada resistor (P1 , P2 e P3) e finalmente a potência total do circuito (PT). 
 
Cálculo das tensões: 
U1 = R1 x IT ⇒ 10 x 5 = 50 V 
U2 = UT – U1 ⇒ 110 - 50 = 60 V 
 
Cálculo das correntes: 
I1 = U2 ÷ R2 = 60 ÷ 30 = 2 A. 
I2 = U2 ÷ R3 = 60 ÷ 20 = 3 A. 
 
Cálculo das potências: 
P1 = potência em R1 
P1 = U1 x IT ⇒50 x 5 =250 W 
 
P2 = potência em R2 
P2 = U2 x I1 ⇒60 x 2 =120 W 
P3 = U2 x I2 ⇒60 x 3 =180 W 
 
 
 
 
 
 
Cálculo da potência total: 
PT = P1 + P2 + P3 ⇒ 250 + 120 + 180 = 550 W 
 
Resposta: 
P1= potência em R1 = 250 W 
P2 = potência em R2 = 120 W 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 121
P3 = potência em R3 = 180 W 
PT = potência total = 550 W 
 
Obs: A soma das potências parciais é igual à potência total do circuito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 
 
122
Exercícios: 
 
1. Complete as sentenças escrevendo as palavras corretas nos espaços em branco. 
 
a) Os elementos que transformam energia elétrica em outro tipo de energia 
 chamam-se _______________________________ . 
 
b) As principais características de um aparelho elétrico são: sua tensão nominal e 
 sua _______________________________ . 
 
c) A quantidade de trabalho realizado na unidade de tempo é chamada de 
 ____________________ elétrica. 
 
d) A unidade de medida da potência elétrica é o ___________________ . 
 
2. Dê as três fórmulas básicas do cálculo de potência. 
 
a) _______________ . 
 
b) _______________ . 
 
c) _______________ . 
 
3. Calcular: 
a) A potência de um ferro de passar roupas de 110 V sabendo que sua corrente é 
de 5 A. 
 
b) A corrente de um chuveiro elétrico, cuja potência é de 2 800 W e a tensão 
aplicada é de 220 V. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 
 
123
4. A potência parcial e total dos circuitos apresentados. 
a) 
 
 
 
b) 
 
 
 
c)Eletricidade I 
Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 
 
124
5. Calcular os itens abaixo para as seguintes condições: 
• Chave aberta; 
• Chave fechada; 
• Potência dissipada em cada resistência e total; 
• Queda de tensão em cada resistor; 
• Corrente 1e 2 e total.