Física Aplicada
Eletricidade
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Conceito de Potência e Energia
Conceito de Potência e Energia
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Trabalho e energia em física são
sinônimos. Toda vez que um trabalho é
realizado uma certa quantidade de energia
é transformada e uma força estará atuando
em algum corpo( mesmo que você não
veja!! ).
Conceito de Potência e Energia
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" A ENERGIA NÃO PODE SER DESTRUÍDA NEM
TAMPOUCO CONSTRUÍDA ", a energia está sempre sendo
transformada.O gênio humano está sempre empenhado em
construir dispositivos que possam converter algum tipo de
energia em outro tipo de energia que nos seja útil. Por
exemplo: Aquele banho quentinho que você toma no inverno
só é possível, porque alguém a muito tempo descobriu
como converter algum tipo de energia em energia elétrica, e
depois outra descobriu como converter energia elétrica em
calor. Como potência e energia(trabalho) são grandezas
físicas, necessitamos de unidades para especifica-las
adequadamente.
Unidades de trabalho
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Joule(J) é a unidade oficial , mas existem
outras como a caloria (cal) e o KW.h.
É claro que existe uma relação entre elas.
1cal = 4,18J
e
1KWh = 3,6.106 J
Unidades de Potência
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Watt(W) é a unidade oficial, mas existem outras
como o H.P, sendo que 1HP =746W
Potência é definida como sendo o trabalho
realizado por unidade de tempo ( energia
trocada
por unidade de tempo ), ou
matematicamente:
P =  /t onde ( tau ) é a quantidade de energia
que estará sendo trocada que é igual ao trabalho
realizado. Istoé :
1W = 1J/s.
Efeito Joule
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Os elétrons da corrente elétrica ao se deslocarem pelo
interior do condutor se chocam contra os átomos do mesmo
aumentando a sua agitação térmica ( temperatura ). A esse
fenômeno
da eletricidade chamamos de efeito Joule.
Portanto o efeito Joule consiste na transformação da energia
elétrica em Calor . Um resistor é um dispositivo
que transforma toda a energia elétrica que recebe em calor .
Dizemos que ele dissipa toda a energia elétrica em calor,
portanto ele aquece. Se as suas dimensões não estão de
acordo coma a potência que ele pode dissipar então
ele "queimará". Os resistores são construídos de tamanhos
diferentes para dissipar potências também diferentes, quanto
maior o seu tamanho físico maior a sua capacidade em
dissipar calor.
Efeito Joule
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Como podemos calcular a potência que um
resistor
está dissipando? Em primeiro
lugar
devemos
dizer
que
para
qualquer dispositivo da eletricidade ( eletrônica ),
a sua potência elétrica é dada por :
P = U.I (1) onde U é a tensão aplicada nos
terminais do dispositivo em voltts (V) I é
a intensidade da corrente que está percorrendo o
dispositivo em ampères (A) e P será a potência
elétrica do dispositivo .
Se o dispositivo é receptor P é potência elétrica consumida .
Se o dispositivo é um gerador P é a potência elétrica fornecida.
Bipolo Receptor
recebe energia elétrica
Bipolo Gerador
fornece energia elétrica
Potência Dissipada em um resistor
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Para
um
resistor
sabemos
que
a
relação
entre tensão(U), corrente(I) e resistência (R) é dada pela
lei de Ohm U = R.I logo se substituirmos na expressão
da potência (1)resulta:
P = U.I = (R.I).I = R.I2
P = R.I2 (2)
ou
se substituímos I =U/R na mesma expressão
resultará:
P = U.I = U.(U/R) = U2/R
P=U2/R (3)
Qualquer uma dessas três expressões acima permite o
cálculo da potência dissipada em um resistor.
Exercícios
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1) Qual a potência elétrica que o gerador
está fornecendo para o circuito ? Qual a
quantidade de energia elétrica consumida
pelo circuito em 30min. ? E em 2h ?
Resolução
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A potência elétrica do gerador é dada por : P = U.I ,
onde U = 12V e I = 12V/10 =1,2A
logo, P = 12 V .1,2 A = 14,4 W = 14,4 J/s ( Joules por
segundo ), observe que o circuito é só o resistor de 10.
logo a potência elétrica do resistor que é igual à potência
dissipada é 14,4 W.
A energia que o circuito ( resistor ) consumirá em 30min (
1800s) será :  = P.t = 14,4W.1800s = 25920J ou se a
potência estiver expressa em W e o tempo em horas o
resultado será w.h
 = 14,4 W . 0,5 h =7,2 W.h
Em 2 h o consumo será :  = 14,4 W . 2 h = 28,8 W.h
Exercícios
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2)
Um
chuveiro
tem
as
especificações
4000W/220V. Qual o
consumo de energia de um banho de
15min ? Qual o valor da resistência do
chuveiro ?
Solução
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Como a potência do chuveiro é 4000W = 4KW e
o tempo é 15min= 1/4h , então o consumo em
KW.h será:
 = P.t = 4KW.1/4h = 1KW.h ( consulte a conta
de luz de sua casa para ter uma idéia de quanto
custa 1KWh de energia ).
A resistência de um condutor está relacionada
com a potência e com a tensão por :
P = U2/R logo, R =U2/ P
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ou R = 2202 /4000 = 12,1
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