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Conceito básico de Eletricidade: Potência Elétrica

Potência Elétrica


A potência é a quantidade de trabalho (ou energia de uma força) efetuado por unidade de tempo, o que equivale à velocidade de mudança de energia num sistema ou ao tempo despendido para realizar um trabalho. Por exemplo, uma lâmpada incandescente que em 1 segundo transforma 100 joule de energia elétrica em energia térmica e luminosa terá uma potência elétrica de 100 W.
Portanto, a potência é igual à energia total dividida pelo tempo.


A unidade de potência no sistema internacional de medidas é o watt (W), em homenagem ao matemático e engenheiro James Watts que aprimorou a máquina a vapor. Na física, potência pode ser definida como a quantidade de energia liberada em certo intervalo de tempo, ou seja, quanto maior a energia liberada em um menor intervalo de tempo maior será a potência
A energia elétrica entre dois pontos de um condutor é igual ao trabalho realizado pelas cargas elétricas entre estes dois pontos, ou seja:

Eel=Δq.U

Sendo:

Eel = energia elétrica
Δq = variação de carga elétrica
U = diferença de potência, tensão elétrica.

Pela definição vimos que a potência é energia por tempo, logo, a potência elétrica é energia elétrica por tempo:

P = Eel / Δt

Substituindo Eel por Δq.U, temos:

P = Δq.U / Δt

Mas, sabemos que Δq/Δt define outra grandeza física, a corrente elétrica i= Δq/Δt, sendo assim:

P = U. i

E esta é a equação mais utilizada para potência elétrica.

Cálculo da Potência no Efeito Joule


Para calcular a potência elétrica em um resistor, podemos usar a seguinte expressão:
P = R . i2
Sendo,
P: potência (W)
R: resistência (Ω)
i: corrente (A)
Usando a Lei de Ohm (U = R . i), podemos substituir a corrente na expressão anterior e encontrar a potência em função da ddp e da resistência. Nesse caso, teremos:
Sendo,

P: potência (W)
U: ddp (V)
R: resistência (Ω)


Consumo de Energia


Cada aparelho elétrico consome uma determinada quantidade de energia elétrica.
Para calcular este consumo basta sabermos a potência do aparelho e o tempo de utilização dele, por exemplo, se quisermos saber quanta energia gasta um chuveiro de 5500W ligado durante 15 minutos, seu consumo de energia será:

Mas nesse caso, o joule (J) não se torna tão eficiente porque calcula apenas os 15 minutos de banho, se pegarmos o consumo elétrico do chuveiro e calcular usando outra unidade de medida, o quilowatts-hora, dá pra saber o consumo mensal. Para calcularmos o consumo do chuveiro do exemplo anterior nesta unidade consideremos sua potência em kW e o tempo de uso em horas, então teremos:


Se soubermos o preço cobrado por kWh, podemos calcular quanto será gasta em dinheiro por este consumo.
Por exemplo:
Considere que em sua cidade a companhia de energia elétrica tenha um tarifa de 0,300710 R$/kWh, então o consumo do chuveiro elétrico de 5500W ligado durante 15 minutos será:


Se considerarmos o caso de uma família de 4 pessoas que utiliza o chuveiro diariamente durante 15 minutos, o custo mensal da energia gasta por ele será:


Exercício Resolvido:

(ENEM) Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem utilizados diariamente da mesma forma. A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico.

Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1KWh é de R$0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente:

a) R$135
b) R$165
c) R$190
d) R$210
e) R$230

Resolução do exercício
Vimos no texto sobre a Lei de Joule que a energia elétrica (em kWh) transformada em energia térmica é data por potência (em kW) vezes o intervalo de tempo de uso (em h).

Eel = P . ∆t.

Utilizando a tabela podemos estimar a energia elétrica para cada aparelho diariamente.

Eel = 1,5.8 + 3,3.(1/3) + 0,2.10 + 0,35.10+ 0,10.6
Eel = 12 + 1,1 + 2 + 3,5 + 0,60
Eel = 19,20 kWh

Neste ponto é importante lembrar que a tabela nos fornece um valor diário para o consumo de energia elétrica. Pra chegarmos ao consumo mensal devemos multiplicar por 30, já que no enunciado o mês tem 30 dias.

Eel = 19,20 . 30
Eel = 576 kWh

Agora sim! Sabendo que 1 kwh custa R$ 0,40, concluímos que o consumo mensal será 576 vezes 0,40.

576 . 0,40 = R$ 230,40 ≅ R$ 230,00

Resposta : letra e

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