Potencia e energia elétrica
Em estudos anteriores vimos a grandeza potência. Vimos, então, que a potência é a grandeza física que indica a rapidez com que determinado trabalho é realizado ou a rapidez com que determinada quantidade de energia é transformada de uma forma em outra.
Portanto, a potência \(P\), seja ela qual for, é dada por: \(P=\frac{\tau}{\Delta t}\).
No SI, o trabalho é medido em joule (J), o intervalo de tempo \(\Delta t\) é medido em segundo (s) e a potência \(P\) é medida em watt \((W)\), em homenagem ao físico escocês James Watt (1736-1819). Portanto:
$$ 1 \mathrm{~W}=1 \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}} $$
Consideremos agora um bipolo elétrico, isto é, um elemento de circuito com dois terminais, submetido a uma diferença de potencial \(U\) e percorrido por uma corrente elétrica constante de intensidade \(i\), conforme mostrado na figura abaixo.
Um bipolo que converte energia não elétrica em energia elétrica, como uma pilha ou uma bateria, é chamado de gerador elétrico. Existem bipolos que convertem energia elétrica em outra forma de energia, como os aquecedores e os motores elétricos.
Como vimos, potência é a grandeza física que indica a rapidez com que determinado trabalho é realizado. No caso do bipolo, o trabalho é realizado pela força elétrica para deslocar as cargas que constituem a corrente elétrica. Então:
$$ P=\frac{\tau_{F_{\mathrm{el}}}}{\Delta t} $$
Considerando que o trabalho da força elétrica no deslocamento de uma carga \(\Delta q\) entre dois pontos de diferença de potencial \(U\) é dado por \(\tau_{F_{e l}}=\Delta q \cdot U\), temos:
$$ P=\frac{\Delta q \cdot U}{\Delta t} $$
Sendo \(\frac{\Delta q}{\Delta t}=i\), a potência do bipolo elétrico é dada por:
$$ P=U i $$
No SI, a potência \(P\) é medida em watt (W), a diferença de potencial \(U\) é medida em volt (V) e a intensidade \(i\) da corrente elétrica é medida em ampère (A).
A energia elétrica \(E_{\text {el }}\) consumida ou fornecida pelo bipolo, no intervalo de tempo \(\Delta t\) é dada pelo trabalho das forças elétricas:
$$ \tau_{F_{\mathrm{el}}}=P \Delta t \Rightarrow E_{\mathrm{el}}=P \Delta t $$
Para a maioria dos equipamentos elétricos, a quantidade de energia correspondente a \(1 \mathrm{~J}\) é muito pequena. Por essa razāo, as companhias elétricas medem a quantidade de energia elétrica consumida em uma unidade maior que o joule. Essa unidade de medida é o quilowatt-hora ( \(\mathrm{kWh})\).
Um quilowatt-hora \((1 \mathrm{kWh})\) corresponde à energia elétrica consumida por um equipamento de potência \(1 \mathrm{~kW}(1.000 \mathrm{~W})\) durante 1 hora \((3.600 \mathrm{~s})\). Portanto:
$$ 1 \mathrm{kWh}=1 \mathrm{~kW} \cdot 1 \mathrm{~h} \Rightarrow 1 \mathrm{kWh}=1.000 \mathrm{~W} \cdot 3.600 \mathrm{~s} \Rightarrow 1 \mathrm{kWh}=3,6 \cdot 10^6 \mathrm{~J} $$
Referências:
Ferraro, Nicolau Gilberto Física, volume único / Nicolau Gilberto Ferraro, Carlos Magno A. Torres, Paulo Cesar M. Penteado. 1. ed. – São Paulo: Moderna, 2012. – (Vereda digital)
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