Não há para onde fugir! Você está cercado por energia elétrica em TODOS os aspectos da sua vida. O despertador que te acordou, a água que você bebeu, o banho que tomou, a comida, o computador do trabalho/escola/faculdade, o celular pra fazer aquele post irado na rede social… Tudo! Somos ultra dependentes da energia elétrica. Sem ela, voltaríamos à idade da pedra, e o caos se instalaria, pois, não sei vocês, mas eu não sei fazer fogo com pedras, madeiras, lupas e etc, como nos filmes… E ah! Não se esqueça que o isqueiro ou fósforo foram produzidos em indústrias, que também precisam de energia elétrica para fabricá-los.
E então… 
Se é vital para todos, você sabe quais as grandezas elétricas básicas como tensão, corrente, resistência e potência?
Bom, se é importante assim, é natural que saibamos sobre o assunto. Então segue abaixo um resumo explicando o que são as grandezas elétricas, conceitos, definição, e demais informações importantes.
O que é tensão elétrica?
Medida em Volts [V], a tensão elétrica é a diferença de potencial (DDP) entre dois pontos (final e inicial), na presença de um campo elétrico. Cada ponto possui um potencial elétrico associado a quantidade de trabalho “W” medido em “joule” para movimentar uma carga “q” medida em “coulomb”, portanto, a tensão é a diferença entres esses dois pontos.
Fica mais fácil com água. De forma análoga, imagine uma caixa d’água em cima de uma casa. A caixa d’água é nossa “fonte de energia”. Ela está conectada a uma torneira, próxima ao chão.
No caso da caixa, a pressão hidrostática associada à altura da caixa d’água é como nosso potencial elétrico. Haverá fluxo de água do ponto de maior pressão para o menor. Eis a mecânica da eletricidade. A corrente elétrica (que é um fluxo de cargas) flui do ponto de maior potencial elétrico para o de menor graças a essa “força eletromotriz” (tensão elétrica entre os pontos + e -). Note que para fluir, precisamos de um meio (fio ou condutor, análogo ao encanamento), e que este meio limita a quantidade de água (vazão, fluxo), ou de corrente, no análogo elétrico. Temos aqui a mecânica de funcionamento da primeira LEI DE OHM, que relaciona as grandezas elétricas: Tensão elétrica, Corrente elétrica, e uma constante chamada Resistência elétrica.
Tensão contínua e tensão alternada
Temos dois tipos bem definidos de tensão no nosso dia a dia, sendo eles:
Tensão contínua
Tensão de valor constante. Ela não muda de polaridade ao passar do tempo. Temos como exemplos: Pilhas 1,5V ou 9V, baterias de automóveis 12V ou 24V ou 48V, saída de carregadores de smartphones 5V, entre outros. É natural falarmos em tensão contínua como VCC (Voltagem Corrente Contínua) e VDC (Voltage Direct Current) ou ainda nos referirmos a corrente somente, CC (Corrente Contínua). Ambos os casos referem-se a sistemas com tensão e correntes contínuas. Note também, que estamos cercados, em grande parte, por tensões com valores entre 1 ou 2 dezenas.
Tensão alternada
A tensão que encontramos nas tomadas convencionais das nossas casas, ou nos postes, ou em motores, ou entre inúmeras outras aplicações. É a tensão que sustenta todo o Sistema de Abastecimento de Energia no Sistema Interligado Nacional. A tensão alternada tem sua polaridade alternando ao longo do tempo, em uma frequência definida. Na tomada, a frequência nominal é de 60Hz, ou seja, ela alterna 60 vezes por segundo entre positivo e negativo.
Via de regra, nossa geração de energia, e toda a distribuição está em tensão alternada, uma vez que é mais segura para transporte e menos onerosa. Como a maioria dos dispositivos eletroeletrônicos precisa de tensão contínua, é natural sempre termos uma “fonte”, que converte o AC (Corrente alternada) em DC (Corrente Contínua). Eis o famosos AC/DC, que se refere a esta conversão, e também a banda famosa aquela ?.
O que é corrente elétrica?
Qual a definição de corrente elétrica?
A corrente elétrica “i” é definida como um fluxo ordenado de cargas em um meio condutor. Imagine um fio condutor cortado perpendicularmente por um plano hipotético. Corrente é a quantidade de cargas que passam em um intervalo de tempo neste plano em um mesmo sentido.
A corrente elétrica é medida em Ampére [A], conforme o Sistema Internacional de Unidades “SI”. Como se trata de um movimento de carga em um espaço pequeno de tempo, tem-se que: 1 Ampere = 1 Coulomb/1 segundo ; A=C/s.
É natural que o leitor pergunte o porquê da seta “i” apontar pro sentindo real de movimento das cargas. Respondo-lhes, foi convencionado a muito tempo atrás, globalmente, que a corrente sai de um potencial/pólo positivo, para um negativo. Chamamos de sentido convencional da corrente.
Estas cargas são elétrons livres que se movem, em função da diferença do potencial elétrico entre as extremidades do condutor. Lembre-se, a diferença de potencial elétrico é estabelecida a partir de um campo elétrico que forma níveis diferentes de energia potencial, resultando na tensão necessária para gerar o movimento das cargas elétricas.
O que é resistência elétrica?
Definição de resistência elétrica
Já sabemos o que é a tensão e a corrente elétrica. Falta nossa terceira grande estrela! A resistência elétrica.
No nosso exemplo anterior, a quantidade de água fluindo depende diretamente do diâmetro do cano. Canos mais largos, de maior “bitola” ou seção, permitem a passagem de maior volume de água. Lembre-se dos fios e condutores da sua casa. Os fios que ligam o um chuveiro elétrico ou cargas de maior potência elétrica como um motor ou uma super lavadora, tem maior seção, são mais “grossos” que o fio da tomada que carrega um smartphone, por exemplo. O chuveiro precisa de muito mais corrente para manter um banho quente. E muito mesmo… da ordem de 30x mais corrente que o smartphone. Com essa analogia, definimos qualitativamente o que é resistência elétrica.
Resistência elétrica é definida como a oposição à passagem da corrente elétrica. Ela varia conforme a condutividade ou resistividade do material, largura, comprimento e temperatura. A resistência elétrica é medida em “Ohms”, simbolizada pela letra ômega [?].
Tem-se que, 1= 1V1A, ou seja, é necessária imprimir uma tensão de 1 Volt para fluir 1 Ampere de corrente, e um condutor de 1? (lê-se: um ohm). Então, para termos mais corrente, necessitamos imprimir maior tensão. Chegamos enfim ao conceito base da eletricidade: A primeira LEI DE OHM.
Lei de OHM
A Lei de Ohm define que um condutor à temperatura constante, possui uma resistência elétrica constante associada à razão entre a tensão elétrica e corrente elétrica. Ou seja, a diferença de potencial ou tensão elétrica, dividida pela corrente elétrica, é igual a resistência do resistor, R, que representa a resistência elétrica do condutor.
A partir disso, podemos dimensionar, calcular, projetar, e modelar, diversos circuitos e sistemas elétricos, tendo aqui a base para conhecermos algo difícil de visualizar, mas extremamente presente e necessária, a eletricidade.
Lembra do chuveiro elétrico? Já ouviu falar no disjuntor que caiu no meio do banho dando aquele gelo na vítima? Por que isso acontece? A lei de Ohm explica! Qual corrente escolho para dimensionar um disjuntor? Sabemos que em uma residência temos tensão de 127 ou 220VAC aqui no Brasil, e na embalagem do chuveiro as potências elétricas indicadas são da ordem de ±6000W… Mas espera! potência? O que é potência Elétrica?
O que é potência elétrica?
Potência elétrica é a quantidade de energia elétrica para realizar um trabalho. Uma geladeira converte a potência elétrica fornecida pela tomada em temperatura para manter alimentos resfriados. Uma torradeira converte potência elétrica e a consome, transformando-a em temperatura para fazer uma bela torrada. Note que potência é uma grandeza física que pode ser transformada, ou seja, converter potência elétrica em potência mecânica, por exemplo. E é isso que queremos! Queremos que a energia elétrica trabalhe pra gente! Veja a diferença no brilho das lâmpadas, com maior potência:
A potência está definida na primeira lei de OHM, como sendo:
- P = V * I (Potência é igual a tensão multiplicada pela corrente);
- A unidade de medida de potência elétrica é o Watt [W].
É natural, portanto, já que estamos falando de potência, avaliarmos o que é o consumo elétrico, pois estão diretamente relacionados!
Diferença entre potência e consumo
O consumo de energia representa a quantidade de energia elétrica utilizada, ou seja, consumida num determinado período, ou seja, temos o “tempo” associado à potência. O consumo pode variar conforme a potência dos equipamentos e a quantidade de minutos, horas, dias os quais permanecem ligados.
Para calcularmos o consumo da energia elétrica, basta sabermos qual é a potência do aparelho, bem como o tempo em que esse aparelho funciona. A fórmula que usamos para calcular o consumo da energia elétrica é a seguinte:
P – potência (kW)
?t – intervalo de tempo de uso (h)
Essa fórmula mostra que o consumo de energia elétrica, que é medido kWh (Kilo-Watt-hora), pode ser calculado pelo produto entre a potência (em kW = 1000W, pois k=10³), que geralmente é informada no aparelho, e o intervalo de tempo de funcionamento desse aparelho (em horas).”
Se quisermos ainda descobrir o valor em reais do consumo, basta multiplicarmos o kWh, pela tarifa aplicada pela concessionária local.
Grandezas elétricas e fórmulas
As principais grandezas elétricas, em muitas aplicações podem ser manipuladas conforme a primeira lei de OHM, abaixo informamos as mais utilizadas e uma tabela com as manipulações possíveis:
- Fórmula da Tensão Elétrica:
- V = R*I (Tensão é igual a resistência multiplicada pela corrente);
- V = P/I (Tensão é igual a potência dividida pela corrente);
- Fórmula da Potência Elétrica:
- P = V * I (Potência é igual a tensão multiplicada pela corrente);
- P = R * I^2 (Potência é igual a resistência multiplicada pela corrente ao quadrado);
- Fórmula da Resistência Elétrica:
- R = P/I^2 (Resistência é igual a potência dividida pela corrente ao quadrado);
- R = V/I (Resistência é igual a tensão dividida pela corrente);
- Fórmula da Corrente Elétrica:
- I = P/V (Corrente é a potência dividida pela tensão);
- I = V/R (Corrente é a tensão dividida pela corrente).
Grandezas elétricas e unidades de medida
Conforme conceituamos cada uma das grandezas elétricas, seguem abaixo as unidades de medida adotadas no Sistema Internacional de Unidades:
Grandezas básicas no sistema internacional são aquelas que não podem ser reduzidas ou expressas por outras. Grandezas derivadas podem ser expressas através da combinação de grandezas básicas, como a tensão, que é medida em Volts e Volts pode ser expresso como kg·m²/(s³·A).
- Corrente elétrica: Ampere (A) – Unidade básica
- Tensão elétrica: Volts (V)
- Resistência elétrica: Ohm (?)
- Potência elétrica: Watt (W)
APLICAÇÃO DA LEI DE OHM
Voltamos, enfim, ao chuveiro, que poderia ser um Ar Condicionado, geladeira, forno elétrico, etc..
Como calcular a corrente do disjuntor?
- Veja a potência e a tensão da carga. Neste caso, a potência nominal é 5200W, no entanto, para termos certa segurança, utilizamos o limite da classe, de 5700W. Se ficar na dúvida, veja a maior potência indicada.
- Aplique a lei de OHM:
- Escolha um valor comercial acima de 25,9. Neste caso, opte por 32A.
Como calcular o consumo elétrico?
No caso do chuveiro, descubra o tempo ligado:
- Duração de um banho: 10 minutos/dia;
- Considerando mês = 30 dias, temos 30 banhos de 10 minutos;
- 30 x 10 = 300 minutos de banho;
- 300 / 60 = 5 horas de banho;
O consumo mensal será:
- 5700W x 5 horas = 28500 W horas;
- Como queremos em kWh, dividimos por 1000, e multiplicamos por k, logo;
- Consumo mensal =
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