Tópicos 1 Potencial elétrico ou tensão elétrica 2 Potência elétrica
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1 Potencial eltrico ou tenso eltrica
2 Potncia eltrica
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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.
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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.
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