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Tópicos 1 Potencial elétrico ou tensão elétrica 2 Potência elétrica

Energia e Potencia Eletrica

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elétrica e eletronica

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  • Tpicos

    1 Potencial eltrico ou tenso eltrica

    2 Potncia eltrica

  • Tpicos

    1 Potencial eltrico ou tenso eltrica

    2 Potncia eltrica

  • Trabalho e Energia cintica

    O trabalho a energia transferida para ou de um objeto por meiode uma fora atuando no objeto. A energia cintica transferidapara o objeto um trabalho positivo, e a energia cintica retiradado objeto um trabalho negativo.

    K = Kf Ki =

    Considere uma fora ~F constante1 que desloca um objeto por umadistncia ~d . Esta fora realiza um trabalho dado por:

    = F d

    1Por simplicidade, foi adotado que a fora tem a mesma direo e sentidodo deslocamento.

  • Trabalho e Energia cintica

    Vamos verificar esta ltima expresso. Como a fora constante, aacelerao do objeto tambm constante e, portanto, trata-se deum movimento uniformemente variado:

    F = m a e v2f = v2i + 2 a d

    a d = v2f

    2 v

    2i

    2

    m a d = m v2f

    2 m v

    2i

    2F d = Kf Ki

    = F d

  • Trabalho e Energia potencial

    Considere agora o trabalho realizado pela fora peso nodeslocamento vertical de um objeto.

    U = Uf Ui =

  • Energia potencial eltrica

    Quando uma fora eletrosttica atua entre duas ou maispartculas carregadas dentro de um sistema de partculas,pode-se atribuir uma energia potencial eltrica U aosistema;Caso o sistema mude de configurao de um estado inicial ipara um estado final f , a fora eletrosttica realiza umtrabalho sobre as partculas, de modo que

    U = Uf Ui =

    Por convenincia, ser adotada como configurao dereferncia aquela em que as partculas esto infinitamenteseparadas umas das outras. Nessa configurao define-searbitrariamente que U = 0.

  • Trabalho realizado pela fora eltrica

    Considere o deslocamento de uma carga de prova q provocado pelaao de uma fora eltrica ~F em um campo eltrico gerado poruma carga puntiforme Q fixa. A carga inicialmente encontra-se emum ponto P , distando d da carga fixa, e levada at o infinito2.

    U =

    U UP = d

    F (r) dr

    UP = d

    KQ q

    r2dr = K

    [Q q

    r

    ]d

    UP = KQ q

    d2Por definio, U = 0.

  • Trabalho realizado pela fora eltrica

    Como energia a capacidade de realizar trabalho, pode-se afirmarque a energia potencial eltrica UP armazenada pela carga q noponto P , igual ao trabalho necessrio para desloc-la do ponto Pao infinito, ou seja,

    UP = KQ q

    d

    A unidade de energia no SI o joule (J).

  • Potencial eltrico

    A energia potencial por unidade de carga possui um valor nico emqualquer ponto em um campo eltrico. Este valor chamado depotencial eltrico V .

    V =U

    q

    No caso do campo eltrico gerado por uma carga puntiformetem-se que

    U = KQ q

    dU

    q= K

    Q

    d

    V = KQ

    d

  • Diferena de potencial eltrico ou tenso eltrica

    Considere dois pontos, PA e PB , em um campo eltrico. Suponhaque os potenciais eltricos associados a esses pontos sejamdiferentes e dados, respectivamente, por VPA e VPB . Define-se,ento, a diferena de potencial V por

    V = VPA VPB

    A unidade de potencial (e diferena de potencial) eltrico no SI ovolt (V).

  • Diferena de potencial eltrico ou tenso eltrica

    Suponha, por simplicidade, que o campo eltrico gerado por umacarga positiva fixa Q:

    Se uma outra carga positiva q+ for colocada neste campoeltrico, ela tender a se mover no mesmo sentido do campo,ou seja, do potencial maior para o menor, devido fora derepulso entre as cargasSe uma carga negativa q for colocada neste campo eltrico,ela tender a se mover no sentido contrrio do campo, ou seja,do potencial menor para o maior, devido fora de atraoentre as cargas

    Diferena de potencial eltrico produz movimento de cargas eltricas.

  • Tpicos

    1 Potencial eltrico ou tenso eltrica

    2 Potncia eltrica

  • Potncia

    A taxa no tempo com que o trabalho realizado por uma forarecebe o nome de potncia devido fora. Se uma quantidade detrabalho feita em uma quantidade de tempo t por uma fora,a potncia mdia devido fora durante esse intervalo de tempo dada por

    P =

    t

    A unidade de potncia no SI o watt (W).

  • Potncia eltrica

    Considere um condutor sendo atravessado por uma carga Q nointervalo de tempo t.

    P =

    t=

    V+ Q V Qt

    =(V+ V) Q

    t

  • Potncia eltrica

    ComoI =

    Q

    t= Q = I t

    ento

    P =(V+ V) Q

    t

    P =V I t

    t

    P = V I

  • Potncia eltrica

    Exerccio. Calcule a corrente exigida por uma lmpadaincandescente de 60 W cuja especificao de funcionamento de120 V.

  • Outras unidades de potncia eltrica

    1HP = 746W1CV = 735W

  • Consumo de Energia Eltrica

    Da definio de potncia, temos que ela dada pela quantidade deenergia consumida (ou gerada) num intervalo de tempo:

    P =Energia consumida

    t

    Pode-se, ento, calcular a energia eltrica consumida por umcircuito eltrico num determinado intervalo de tempo:

    Energia consumida = P t

    A unidade de potncia no SI o joule (J) ou watt segundo (Ws).Em instalaes residenciais e industriais, a unidade de energia usual o quilowatt hora (kWh).

  • Consumo de Energia Eltrica

    Exerccio. O motor de uma mquina de lavar roupa consome1.200 W. Qual a energia em quilowatts-hora gasta numa semanapor uma lavanderia que dispe de 8 mquinas, se todas elas foremutilizadas durante 10 horas por dia em 6 dias da semana?

  • Rendimento

    =PtilPtotal

    % =PtilPtotal

    100

  • Rendimento

    Exerccio. Calcule a eficincia de um motor que recebe 4 kW efornece 4 HP.

  • Referncias I

    Loureno, Antonio C.; Cruz, Eduardo C. A.; Choueri Jr., Salomo (1998)Circuitos em Corrente Contnua3. ed, Editora rica, 1998.

    Gussow, Milton (2008)Eletricidade Bsica2. ed, Pearson Makron Books, 2008.

    Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl (2003)Fundamentos de Fsica - Volume 16. ed, LTC Editora, 2003.

  • Referncias II

    Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl (2003)Fundamentos de Fsica - Volume 36. ed, LTC Editora, 2003.

    Pereira, Edson G.; Pereira, Tnia G. (2013)Eletricidade Aplicada I (Apostila)Fatec, 2013.

    Potencial eltrico ou tenso eltricaPotncia eltrica