Potência elétrica

Potência elétrica é a medida da quantidade de energia elétrica fornecida ou consumida por um circuito elétrico. Pode ser calculada por meio de grandezas como tensão, corrente e resistência elétrica, e sua unidade de medida é o watt.

O cálculo da potência elétrica é de grande importância, uma vez que, por meio dele, é possível determinar qual será a quantidade de energia elétrica consumida por um dispositivo elétrico durante um determinado intervalo de tempo.

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O que é potência elétrica?

Potência elétrica é a quantidade de energia elétrica que é fornecida a um circuito elétrico a cada segundo ou, ainda, a quantidade de energia que esse circuito converte em outras formas de energia, também a cada segundo. A unidade de medida da potência elétrica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), é o watt (W), que equivale a joules por segundo (J/s).

A potência elétrica geralmente é estudada em dispositivos como geradores, receptores e resistores, que são elementos dos circuitos elétricos que, respectivamente, geram energia elétrica, consomem energia elétrica e produzem calor, devido ao efeito Joule.

Como calcular a potência elétrica

Como qualquer outro tipo de potência, a potência elétrica pode ser calculada dividindo-se a energia consumida, ou transformada, pelo intervalo de tempo. Entretanto, existem fórmulas de potência mais específicas que relacionam grandezas como tensão elétrica (U), corrente elétrica (i) e resistência elétrica.

A potência elétrica pode variar em muitas ordens de grandeza de acordo com a aplicação estudada. Veja alguns exemplos!

• Um chuveiro elétrico dissipa, em média, 5 kW de energia elétrica na forma de calor a cada segundo.

• Usinas hidrelétricas geram eletricidade a uma taxa de 30 MW.

• Um chip de computador consome 1 mW de energia elétrica.

Por isso, é importante conhecer e saber utilizar corretamente os prefixos de unidades do SI.

Veja também: Dielétricos – o que são, para que servem e exemplos

Fórmulas da potência elétrica

Conheça as principais fórmulas utilizadas para o cálculo da potência elétrica:

P – potência elétrica – W

U – tensão elétrica (V)

R – resistência elétrica (Ω)

i – corrente elétrica (A)

Com as fórmulas acima, é possível resolver a maior parte dos exercícios de eletrodinâmica que envolvem o cálculo da potência. Há também uma fórmula mais geral que pode ser utilizada para determinar o consumo de energia elétrica, por exemplo. Observe:

E – energia (J)

Δt – intervalo de tempo (s)

Com tudo o que aprendemos até agora, já podemos fazer alguns exercícios sobre potência elétrica, não é mesmo?

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Exercícios resolvidos sobre potência elétrica

Questão 1 — (Enem) Quando ocorre um curto-circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada.

O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção.

Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 110 V em uma residência possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão, utiliza 2100 W; na posição primavera, 2400 W; e na posição inverno, 3200 W.

GREF. Física 3: Eletromagnetismo. São Paulo: EDUSP, 1993 (adaptado).

Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado?

a) 40 A

b) 30 A

c) 25 A

d) 23 A

e) 20 A

Resolução:

Vamos utilizar a maior potência de operação do chuveiro para o cálculo. Fazendo isso, descobriremos qual é a maior corrente que pode atravessá-lo.

Com base na resposta e nas alternativas, percebe-se que é o fusível a ser utilizado deve ser de 30 A, portanto a alternativa correta é a letra B.

Questão 2 — (Enem) Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis são constituídos de um material de baixo ponto de fusão, como o estanho, por exemplo, e se fundem quando percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados.

Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o:

a) azul

b) preto

c) laranja

d) amarelo

e) vermelho

Resolução:

Inicialmente calcularemos a corrente elétrica em cada farol usando uma das fórmulas de potência:

Com os dois faróis ligados ao mesmo fusível, teremos o dobro da corrente elétrica. Observe:

Com base no cálculo, vimos que a corrente elétrica é de aproximadamente 3 A. Com base nisso, o fusível a ser utilizado deve ser o fusível laranja, de 5 A, uma vez que, se colocarmos um fusível mais fraco, ele queimará. A alternativa correta é a letra C.