Curso Técnico em Mecânica - 2016 ELETRICIDADE Aula 11 Potência Elétrica Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino https://giovanatangerino.wordpress.com giovanatangerino@ifsp.edu.br giovanatt@gmail.com
ELETRICIDADE watts.segundo [W.s] kilowatts.hora [kwh] joule [J] newton.metro [N.m] watt [W] joule/segundo [J/s] volt.ampere [V.A] Cada aparelho consome certa potência: kw O consumidor paga pela energia consumida kwh Energia = Potência x tempo
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. V = τ 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: P = τ t
Símbolo Unidade de medida Equação Unidades de medida equivalentes Tensão V volts [v] Corrente I Ampère [A] Potência P watt [W] V = τ Q I = Q t P = τ t = V. I W V = [ J C ] A = [ C s ] = [ J s ] = [VA] Energia τ ou W Joule [J] τ = P. t ou τ = V. Q J = Ws = [Nm] 1kWh=3,6M Ws = 3,6M J 1hp=745,7W
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)
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. V = τ Q [V] = [J/C] Portanto, energia é: τ = V. Q
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 P = τ 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.
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 = Q t temos: P = V. I Unidade de medida: volt.ampere [V.A] ou joule/segundo [J/s] ou watt [W]
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 lim t 0 t = lim v. q t 0 t dw q = v = v. i dt t A potência é a velocidade com que uma energia é dissipada. p = v. i
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 - + V - A B A B I I Absorve energia Fornece energia
POTÊNCIA ELÉTRICA CONSUMIDA NO RESISTOR No resistor, a potência dissipada em função de R pode ser calculada pelas expressões: P = V. I V = R. I P = R. I. I P = R. I 2 P = V. I I = V R P = V. V R P = V2 R
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
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]
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.