Energia e potenci eletrica

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C A P Í T U L O I I : Energia e Potência Elét r ica:
Considerações preliminares da mecânica: Imaginemos inicialmente um corpo de
massa m, situado numa altura hA e indo espontaneamente, por uma trajetór ia
qualquer , para uma posição de altura hB < hA , num local onde a aceleração da
gravidade vale g ou seja:
h
h
B
A
m
Nestas condições, notar que o corpo de massa m possui na posição hBuma
energia potencial dada por EPB = m.g.hB ; obviamente EPB < EPA, pela hipótese de:
hB < hA
Podemos então entender que ao corpo foi cedida uma energia, ou ainda dizemos
que sobre o corpo foi realizado um trabalho; tal t rabalho, ou energia cedida ao
corpo de massa m será dado por:
t = EP A - EPB = m.g.hA - m.g.hB
lembrando que anter iormente o produto g.h foi matemat icamente def inidopor: gh
= U (potencial gravitacional), poderemos escrever que:
t = m.g.hA - m.g.hB = m. (UA - UB)
e podemos interpretar a expressão obt ida, como sendo o trabalho realizado sobre
o corpo, ou a energia fornecida ao corpo pela diferença de potencial gravitacional.
1 - ENERGIA ELÉTRICA APLICADA UM CONDUTOR:
Analogia com a Elet r icidade: Em vez de um corpo de massa m, imaginemos um
“pacote” decargas DQ, se deslocando no inter ior de um condutor , de uma posição
de potencial VA para uma posição de potencial VB, ou seja:
- 13 -
Nestas condições, diremos que a energia fornecida à carga DQ, pela di ferença de
potencial elét rico, ou ainda, o t rabalho real izado sobre a carga elét rica será dado
por :
t = DQ . ( VA - VB )
Contudo, podemos entender o movimento do “pacote” de cargas DQ,de A ® B
levando para isso um certo tempo Dt , como sendo uma cor rente elét rica: I
Q
t =
D
D
;
já que todas as seções t ransversais do condutor estão sendo at ravessadas por
uma carga de DQ Coulombs em Dt segundos.
Portanto sendo: I
Q
t =
D
D
 DQ = I. Dt , e ainda considerando que VA - VB = V
(tensão existente ent re os pontos A e B), teremos para o t rabalho ou energia:
t = V.I . Dt (expressão Fundamental! )
Tal expressão obt ida, é a expressão da energia fornecida a uma carga DQ, para
desloca- la espontaneamente de um potencial VA , até um potencial VB ; ou ainda,
em termos mais prát icos: é a energia fornecida para um condutor qualquer, quando
o submetemos a uma tensão V e for percorr ido por uma cor rente I durante um
certo intervalo de tempo Dt .
No sistemaMKS, a unidade do t rabalho ou da energia é o joule ( J ) ; ou seja:
[ t ] = [E ] = 1V × 1A × 1s = 1 Joule ( 1J )
2- CONCEITO DE POTÊNCIA: a def inição geral de Potência (absorvida ou
fornecida) é dada por :
P
t
E
t = =
t
D D
(expressão Fundamental! )
- 14 -
Ou seja: a idéia de potência é associada à idéia de energia por unidade de tempo.
A título de exemplo: Se t ivermos como objetivo o de arar um campo, poderemos
faze- lo de duas maneiras : At ravés de um boi at relado a um arado, ou com um
t rator . Para ararmos o mesmo campo, chegaremos à conclusão que o t rabalho
executado pelo boi é exatamente o mesmo que o executado pelo t rator (é o mesmo
campo! ) ; apenas o tempo em que o boi executa o t rabalho será maior do que o
tempo levado pelo t rator , isto ocor rerá porque o t rator possui maior potência;
vice-versa, se pensarmos em uma lâmpada de 60W, e em uma lâmpada 200W,
iluminando ambientes iguais, durante o mesmo intervalo de tempo, conclui remos
que no f im deste intervalo de tempo, a lâmpada de 200W consumiu mais energia,
porque necessi ta de maior potência para proporcionar um br ilho maior .
No sistema MKS, a unidade de potência é o Wat t ( W ) :[ ] 1W
1segundo
1Joule
P = =
Em termos usuais, é também mui to ut ilizado o KW como unidade de potência (não
no MKS) : 1KW = 1000W = 103W
Ainda existe a forma de se expressar potência em HP,e também em CV; formas
estas mais ut ilizadas para expressar potência úti l de motores; normalmente um
motor recebe potência elétr ica e fornece potência mecânica. São os seguintes os
fatores de...
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