Curso de Eletrônica – Potência Elétrica

Potência Elétrica

Damos o nome de Potência Elétrica à taxa na qual a energia elétrica é transferida e consumida em um circuito. É uma grandeza que mede a quantidade de trabalho realizada por unidade de tempo (segundo), sendo simbolizada pela letra P.

Representa quanta energia por intervalo de tempo (segundo) é empregada para acionar um circuito ou dispositivo elétrico / eletrônico.

No SI, a unidade de medida da potência elétrica é o Watt, que equivale a 1 joule por segundo.

Trabalho (T) é a conversão de energia de uma forma para outra.

A energia é medida em joules e o tempo, em segundos. Assim, medimos a potência em joules por segundo (J/s). Em eletricidade e eletrônica damos o nome de Watt (W) a essa unidade de medida. Desta forma:

1 watt = 1 joule / segundo

Assim, quando um watt (pronunciado "uót") de potência é aplicado pelo período de um segundo, o trabalho realizado equivale a um joule (pronunciado como "júl").

Definimos a potência média como sendo:

P = T/t

onde T é o trabalho (em joules por segundo).

A unidade de potência watt recebeu essa denominação em homenagem a James Watt, que realizou diversos trabalhos muito importantes para o estabelecimento dos padrões para medidas de potência - além de ser o inventor do motor a vapor!

Em um circuito elétrico (ou em um componente), podemos calcular a potência consumida em termos de sua corrente e tensão elétricas. Assim:

Potência = Trabalho / tempoComo I = Q/t temos então:

Potência elétrica é tensão vezes corrente

Onde:
Q é a carga elétrica em coulombs
U é a tensão elétrica em volts (ou V)
I é a corrente em ampères
t é o tempo em segundos

Assim, podemos calcular a potência consumida em um circuito multiplicando-se a tensão elétrica no circuito pela corrente que o atravessa.

É possível também definir a potência elétrica para circuitos resistivos em termos da tensão, corrente e resistência, combinando a Lei de Joule apresentada com a Lei de Ohm, das formas a seguir:

Potência elétrica = tensão elétrica / resistência

e

Potência elétrica = corrente vezes resistência

Em resumo, podemos calcular a potência elétrica consumida por um componente ou circuito de três formas distintas:

Fórmula da Potência Elétrica com tensão e corrente Fórmula da Potência Elétrica com tensão e resistência Fórmula da Potência Elétrica com corrente e resistência

Dissemos que um circuito consome potência, mas um sistema também pode ceder potência elétrica. Por exemplo, fontes de tensão elétrica cedem potência a um circuito ou componente que irá consumi-la.

Quando temos um elemento puramente resistivo, toda a potência cedida a ele será dissipada na forma de calor, independente do sentido da corrente aplicada.

De acordo com a Lei da Conservação da Energia da física, a potência usada para acionar um circuito (carga) deve ser igual à potência usada pelo circuito para realizar trabalho útil (por exemplo, acender uma lâmpada) mais a potência desperdiçada (na forma de calor, por exemplo).

Múltiplos e submúltiplos

É muito comum usarmos múltiplos e submúltiplos da unidade watt em diversas situações. Os termos mais comuns que você jpá deve ter ouvido são quilowatts (kW), miliwatts (mW) e megawatts (MW). Por exemplo, medimos a potência (consumo) elétrica em nossa conta de luz em kW, a potência de transmissão de antenas de roteadores sem fio domésticos em mW, e a potência gerada por geadores em centrais elétricas em MW (ou GW, gigawatts).

A tabela a seguir mostra a relação entre esses e outros múltiplos e submúltiplos do watt:

Unidade Equivalência em Watts
μW 0,000001W
mW 0,001W
W 1W
kW 1.000W
MW 1.000.000W
GW 1.000.000.000W

Exemplos de Cálculos

Vejamos alguns exemplos simples de cálculos envolvendo potência elétrica (em corrente contínua).

1. Qual a potência dissipada por um resistor de 4,7 Ω quando atravessado por uma corrente de 5A?

R.: Potência elétrica - exercício 01

 

2. Calcule a corrente que atravessa um resistor de 2,2 KΩ quando ele dissipa 800 mW.

R.: Se P = Ix R, então temos que

Corrente elétrica a partir da resistência e potência

Assim:

Potência elétrica - exercício 03

3. Um equipamento acionado por uma fonte de 12V consome 100W de potência. Quanta corrente esse equipamento utiliza?

R.: Dados U = 12V e P = 100W, temos:

Exercício de Potência Elétrica 04

Potência elétrica média de eletrônicos e eletrodomésticos

Na tabela a seguir temos as potências elétricas típicas requeridas por diversos equipamentos elétricos e eletrônicos:

Equipamento Potência típica consumida, em Watts
Forno de microondas 600 - 1600
Impressora jato de tinta 20 - 30
Secador de cabelos 1500 - 2500
Roteador de banda larga 5 - 15
Notebook 40 - 120
Lâmpada de LED 5 - 18
Panela elétrica de arroz 200 - 300
Carregador de celular portátil 3 - 7
Ventilador (de mesa) 15 - 30
Tablet 5 - 10
PC padrão 80 - 150
Máquina de lavar roupas  
Monitor LCD 80 - 150
Ventilador de Teto 25 - 75

A energia pode ser acumulada ou dissipada, sendo possível calculá-la a partir da potência e do tempo de consumo dessa potência. Assim,

P = Energia / t => Energia = P x t

Geralmente usamos a unidade Kilowatt-hora (KWh) para medir a quantidade de energia utilizada. É assim que as concessionárias de energia calculam o valor a cobrar dos consumidores pelo seu consumo de energia mensal.

Exemplo:

1. Utilizei um PC especial, cujo consumo é de 400 W (0,4 KWh) no total (incluindo o monitor), durante 5h para realizar um trabalho. Sabendo que a tarifa de energia (incluindo os impostos) é de R$ 0,45 / KWh, qual será o custo da energia utilizada (vamos assumir que ele esteja usando essa potência durante todo o tempo em que está ligado, para simplificar os cálculos)?

R.: Potência elétrica - exercício 04
CustoPotência elétrica - exercício 04, parte 02

Portanto, pagarei R$ 0,90 em tarifa de energia elétrica por 5 horas de uso dessa máquina. Se ela for usada todos os dias, de segunda à sexta-feira, em 22 dias úteis tereis gasto 22 x 0,9 = R$ 19,80 em energia elétrica, só para manter o PC ligado.

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Sobre Fábio dos Reis (1182 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Astronomia, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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