Potência e Energia Elétrica

Sendo E a energia consumida ou fornecida por um sistema, num intervalo de tempo , a potência média (P_m) consumida ou fornecida por esse sistema será:

A potência instantânea P é obtida a partir da potência média, fazendo tender a zero:

Quando a potência instantânea for constante teremos P_m = P.

No Sistema Internacional, a unidade de energia é o joule (J) e a unidade de potência é o watt (W):

Sendo , teremos: . A partir dessa relação é definida uma unidade prática de energia: o quilowatt-hora (kWh):

1 kWh = (1 kW) (1 h) = (10³W) (3600s) = 3,6 . 10⁶ J

Potência e Tensão

Consideramos um trecho de circuito percorrido por uma corrente de intensidade i, havendo entre seus extremos uma tensão U. Esse trecho pode ser constituindo por um resistor ou um gerador ou um receptor ou, ainda, um conjunto de vários desses elementos.

Sendo E a energia elétrica consumida ou fornecida por esse trecho, num intervalo de tempo , temos:

Onde Q é a carga elétrica que passou pelo trecho no intervalo de tempo . Portanto:

E = U . Q  ( III )

Dividindo os dois membros por temos:

Mas:   

Assim, a equação IV fica:

P = U. i (V)

Potência dissipada num resistor (Efeito Joule)

Num resistor a energia elétrica é transformada em energia térmica (energia dissipada). A potência dissipada num resistor pode ser calculada pela equação V:

P = U . i

Mas, pela definição de resistência, temos:

U = R . i ou   

Assim, podemos expressar a potência dissipada num resistor de outro modo:

Potência do gerador

Considerando um gerador de força eletromotriz E e resistência interna r, percorrido por uma corrente de intensidade i. Sendo U a tensão entre os terminas do gerador temos:

U = E - ri

Multiplicando todos os termos por i, obtemos:

U . i = E . i - ri²

Temos então

P_u = P_t - P_d

O rendimento do gerador é definido por:

Como P_u = U . i e P_t = E . i, temos:

Potência máxima

Na Fig.4 representamos um gerador ligado a um circuito de resistência total R.

                 

Esta última equação é do segundo grau em i. Portanto, o gráfico de P_u em função de i  é um arco de parábola (Fig.5) cuja concavidade é para baixo pois o coeficiente de i² é negativo. Podemos observar que a potência é nula para i = 0 ou para:

Assim, a potência máxima ocorre para .

Como U = E - ri, na condição de potência máxima teremos:

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