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Curso Técnico em Mecânica - 2016 ELETRICIDADE Aula 11 Potência Elétrica Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino https://giovanatangerino.wordpress.com [email protected] [email protected] ELETRICIDADE watts.segundo [W.s] watt [W] kilowatts.hora [kWh] joule/segundo [J/s] joule [J] newton.metro [N.m] volt.ampere [V.A] • Cada aparelho consome certa potência: kW • O consumidor paga pela energia consumida kWh • Energia = Potência x tempo Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino RESUMO • Energia (𝜏) é a capacidade de executar um trabalho (𝜏). Realizar trabalho significa transferir energia por meio de uma força, que sempre resulta em mover, transformar ou deformar. • Tensão elétrica (𝑉): sobre um elemento é o trabalho (𝜏) realizado para mover uma unidade de carga (1C) através do elemento, de um terminal ao outro. 𝜏 𝑉= ∆𝑄 • A intensidade da corrente elétrica (I) é a medida da variação da carga (ΔQ), em coulomb [C], por meio da seção transversal de um condutor durante um intervalo de tempo (Δt), em segundos [s]. 𝐼= ∆𝑄 ∆𝑡 • Potência elétrica (P) é a quantidade de carga elétrica (ΔQ) que uma fonte de tensão (V) pode fornecer ao circuito num intervalo de tempo (Δt): 𝑉. ∆𝑄 𝑃= = 𝑉. 𝐼 ∆𝑡 • Potência está associado à quantidade de energia elétrica (τ) desenvolvida num intervalo de tempo (Δt) por um dispositivo elétrico: 𝜏 𝑃= ∆𝑡 Prof . Dra. Giovana Tripoloni Tangerino a Símbolo Unidade de medida Equação Tensão V volts [v] Corrente I Ampère [A] Potência P watt [W] Energia 𝜏 ou W Joule [J] Unidades de medida equivalentes 𝜏 𝐽 𝑉= 𝑉 =[ ] ∆𝑄 𝐶 ∆𝑄 𝐶 𝐼= 𝐴 =[ ] ∆𝑡 𝑠 𝜏 𝐽 𝑃= = 𝑉. 𝐼 𝑊 = [ ] = [𝑉𝐴] ∆𝑡 𝑠 𝜏 = P. ∆t 𝐽 = 𝑊𝑠 = [𝑁𝑚] ou 𝜏 = V. ∆𝑄 1kWh=3,6M Ws = 3,6M J 1hp=745,7W Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino ENERGIA E TRABALHO • Energia é a capacidade de executar um trabalho. • Realizar trabalho significa transferir ou transformar energia por meio de uma força, que sempre resulta em mover, transformar ou deformar. 𝜏 = 𝐹. 𝑑. cos 𝜃 • Símbolo: 𝜏 (tau) • Unidade de medida: : Joule [J] • 1 Joule: trabalho realizado por uma força de 1 newton, ao deslocar um corpo por 1 metro (1J=1N.1m) Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino TENSÃO – DIFERENÇA DE POTENCIAL • A diferença de tensão entre dois pontos, também chamada de diferença de potencial, é o trabalho necessário em joules para mover 1C (um coulomb) de carga de um ponto a outro. 𝜏 𝑉 = ∆𝑄 [V] = [J/C] Portanto, energia é: 𝜏 = V. ∆𝑄 Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino POTÊNCIA • O conceito de potência elétrica (P) está associado à quantidade de energia elétrica (τ) desenvolvida num intervalo de tempo (Δt) por um dispositivo elétrico 𝜏 𝑃= ∆𝑡 • Unidade de medida: joule/segundo [J/s] ou watt [W] • SE 1J de trabalho é absorvido ou liberado numa taxa constante durante 1s, a potência correspondente é 1W. • A potência leva em conta o tempo gasto na realização de trabalho. Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino POTÊNCIA ELÉTRICA • Potência elétrica (P) é a quantidade de carga elétrica (ΔQ) que uma fonte de tensão (V) pode fornecer ao circuito num intervalo de tempo (Δt): • 𝑃= 𝑉.∆𝑄 ∆𝑡 • como: 𝐼 = • temos: ∆𝑄 ∆𝑡 𝑃 = 𝑉. 𝐼 • Unidade de medida: volt.ampere [V.A] ou joule/segundo [J/s] ou watt [W] Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino POTÊNCIA ELÉTRICA • Se a tensão através do elemento é v e uma pequena carga Δq se move através do elemento do terminal positivo para o negativo, então a energia absorvida pelo elemento, Δw, é dada por: ∆𝑤 = 𝑣. ∆𝑞 • Se o tempo envolvido é Δt, então a velocidade com que o trabalho é executado, ou a energia w é dissipada, é dada por: ∆𝑤 𝑣. ∆𝑞 lim = lim ∆𝑡→0 ∆𝑡 ∆𝑡→0 ∆𝑡 𝑑𝑤 ∆𝑞 =𝑣 = 𝑣. 𝑖 𝑑𝑡 ∆𝑡 • A potência é a velocidade com que uma energia é dissipada. 𝑝 = 𝑣. 𝑖 Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino POTÊNCIA ELÉTRICA • Para saber se um elemento fornece ou consome energia ao/do circuito, deve-se saber a polaridade da tensão sobre o elemento e o sentido da corrente ao atravessar o mesmo. • Se uma corrente positiva entra no terminal positivo de tensão, então uma força externa deve estar excitando a corrente, logo fornecendo ou entregando energia ao elemento. Neste caso o elemento está absorvendo energia. • Se uma corrente positiva sai do terminal positivo de tensão (entra pelo negativo), então o elemento está entregando energia ao circuito externo. + V A - + B I V A B I Absorve energia Fornece energia Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino POTÊNCIA ELÉTRICA CONSUMIDA NO RESISTOR • No resistor, a potência dissipada em função de R pode ser calculada pelas expressões: • 𝑃 = 𝑉. 𝐼 𝑃 = 𝑅. 𝐼. 𝐼 𝑃 = 𝑅. 𝐼2 • 𝑉 = 𝑅. 𝐼 • 𝑃 = 𝑉. 𝐼 •𝐼= 𝑉 𝑅 𝑉 𝑃 = 𝑉. 𝑅 𝑉2 𝑃= 𝑅 Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino CAVALO-VAPOR • Um motor é um dispositivo que converte potência elétrica em potência mecânica num eixo em rotação. • A potênica elétrica fornecida ao motor é medida em watts ou em quilowatts • A energia mecânica liberada por um motor é medida em cavalo-vapor (hp, diretamente do inglês “horse power”). • Um cavalo-valor é equivalente a 745,7W de potência elétrica. • Por aproximação: 1 hp = 750 W • Ou 1 hp = ¾ kW Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA • A energia elétrica consumida/produzida é o produto da potência elétrica de entrada/saída pelo tempo durante o qual essa entrada ou saída ocorre: Energia = Potência x tempo 𝜏 = P. t [J]=[W.s] • Uma fonte de energia produz ou desenvolve energia e uma carga absorve energia • O consumo de energia elétrica depende da potência do aparelho utilizado e do tempo de utilização. • Os aparelhos elétricos possuem diferentes potências, consumindo mais ou menos energia. • Energia elétrica é o que os consumidores compram das companhias elétricas. • É o medidor de energia elétrica (relógio de luz) que registra o consumo de eletricidade. • Unidade de medida das companhias: [kWh] Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino EFEITO JOULE • Ocorre quando energia elétrica é transformada em energia térmica • O calor é proveniente do choque dos elétrons em movimento no interior do condutor (corrente elétrica) com as partículas dele. • Aplicações práticas que se utilizam do efeito Joule para o seu funcionamento: • Chuveiro elétrico, ferro elétrico, torneira elétrica, etc. Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino
