Tensão elétrica

A tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp) é a quantidade de energia gerada por pilhas ou baterias que move cargas elétricas para o restante do circuito elétrico, sendo de suma importância para o funcionamento dos circuitos. Ela é medida em Volt e calculada por meio da primeira lei de Ohm.

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Resumo sobre tensão elétrica

• A tensão elétrica é comumentemente chamada de ddp (diferença de potencial elétrico).

• No circuito, as cargas elétricas positivas vão em direção aos terminais com potenciais elétricos baixos, e as cargas elétricas negativas vão em direção aos terminais com potenciais elétricos altos.

• A unidade de medida da tensão elétrica é Volt, representado por V, em homenagem a Alessandro Volta.

• Podemos calcular a tensão elétrica de diversas formas, mas a fórmula mais utilizada é a da primeira lei de Ohm.

• A corrente elétrica é o deslocamento das cargas elétricas resultado da diferença de potencial elétrico.

O que é tensão elétrica?

A tensão elétrica, também chamada de diferença de potencial elétrico (ddp), é a quantidade de energia gerada a fim de que cargas elétricas se movam em um circuito elétrico, produzindo uma corrente elétrica.

Por exemplo, se quisermos ligar um controle remoto, é necessário inserir nele uma pilha que causará uma diferença de potencial no circuito interno do aparelho e fará com que as cargas elétricas se movam. Da mesma forma, quando queremos ligar lâmpadas, eletrodomésticos ou eletrônicos, os inserimos na tomada ou colocamos uma bateria neles.

Em um circuito, as cargas elétricas positivas tendem a ir em direção aos terminais com potenciais elétricos menores. Já as cargas elétricas negativas tendem a se mover em direção aos terminais com potenciais elétricos maiores.

A tensão elétrica é uma grandeza física que mensura a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito elétrico. Para fazer essa medição, é utilizado um aparelho chamado voltímetro. Sua unidade de medida é o Volt \([V]\), nome dado em homenagem ao físico Alessandro Volta (1745-1827), que foi o inventor da pilha voltaica e o descobridor do metano.

Quais são as fórmulas da tensão elétrica?

Existem diversas fórmulas para calcularmos a tensão elétrica. Veremos cada uma delas a seguir, mas saiba que a principal delas é a que a relaciona com resistência e corrente elétricas (primeira lei de Ohm).

→ Tensão elétrica relacionada com a resistência e com as correntes elétricas (primeira lei de Ohm)

\(U=R\bullet i\)

• U  → tensão elétrica, medida em Volt \([V]\).

• R  → resistência elétrica, medida em Ohm \([\Omega]\).

• i  → corrente elétrica, medida em Ampere \([A]\).

→ Tensão elétrica relacionada com a potência e com as correntes elétricas

\(U=\frac{P}{i}\)

• U  → tensão elétrica, medida em Volt \([V]\).

• P  → potência elétrica, medida em Watt \([W]\).

• i  → corrente elétrica, medida em Ampere \([A]\).

→ Tensão elétrica relacionada com a energia potencial e com a carga elétrica

\(U=\frac{E_P}{q}\)

• U  → tensão elétrica, medida em Volt \([V]\).

• \(E_P\) → energia potencial elétrica, medida em Joule \([J]\).

• q  → carga elétrica, medida em Coulomb \([C]\).

→ Tensão elétrica relacionada com o campo elétrico e com a distância

\(U=E\bullet\ d\)

• U  → tensão elétrica, medida em Volt \([V]\).

• E  → campo elétrico, medido em \( [N/C]\).

• d  → carga elétrica, medida em metros \([m]\).

Para melhor compreensão de como a tensão elétrica é calculada, abaixo temos dois exemplos que demonstram esse processo.

• Exemplo 1:

Um resistor ôhmico de resistência elétrica igual a 10,0 Ω é atravessado por uma corrente elétrica de 15 A. Determine a tensão elétrica desse resistor.

Resolução:

Encontraremos a tensão elétrica por meio da fórmula de tensão que se relaciona com a resistência e corrente elétricas:

\(U\ =\ R\bullet i\)

\(U\ =\ 10\bullet15\)

\(U\ =\ 150\ V\)

A tensão elétrica do resistor é de 150 volts.

• Exemplo 2:

Um resistor ôhmico possui potência de 200 W e é atravessado por uma corrente de 10 A. Qual é a tensão elétrica desse resistor?

Resolução:

Encontraremos a tensão elétrica por meio da fórmula de tensão que se relaciona com a potência e corrente elétricas:

\(U=\frac{P}{i}\)

\(U=\frac{200}{10}\)

\(U=20\ V\)

A tensão elétrica do resistor é de 20 Volts.

Saiba também: Qual é a segunda lei de Ohm?

Diferenças entre tensão elétrica e corrente elétrica

A tensão elétrica e a corrente elétrica são conceitos físicos completamente distintos, mas completamente entrelaçados. Para que a corrente elétrica surja, é necessária uma tensão elétrica, a qual produzirá uma diferença de potencial, provocando o movimento das cargas elétricas e, assim, gerando a corrente elétrica.

Exercícios resolvidos sobre tensão elétrica

Questão 1

(Urca) Uma lâmpada possui a seguinte inscrição: 10 W e 2 V. Os valores da resistência elétrica dessa lâmpada e da corrente elétrica são, respectivamente, iguais a:

A) 0,4 Ω e 5 A.

B) 12 Ω e 1 A.

C) 0,5 Ω e 5 A.

D) 5 Ω e 3 A.

E) 2 Ω e 4 A.

Resolução:

Alternativa A

Considerando as unidades de medida, conseguiremos determinar a qual grandeza elas se referem. W (Watt) se refere à potência, e V (Volt), à tensão elétrica. Conseguiremos determinar a resistência elétrica por meio da fórmula da tensão elétrica:

\(U=R\bullet i\)

\(2=R\bullet5\)

\(\frac{2}{5}=R\)

\(0,4\ \Omega=R\)

Utilizando a fórmula da potência, conseguiremos encontrar o valor da corrente elétrica:

\(P=U\bullet i\)

\(10=2\bullet i\)

\(\frac{10}{2}=i\)

\(5\ A=i\)

Questão 2

Uma resistência elétrica de 2000 Ω é percorrida por uma corrente elétrica de 50 mA. Qual é o valor da tensão elétrica nos terminais dessa resistência?

A) 50 V

B)  2000 V

C) 100 V

D) 1000 V

E) 20 V

Resolução:

Alternativa C

Utilizando a fórmula da tensão elétrica:

\(U=R\bullet i\)

\(U=2000\bullet50\ m\)

Como m  significa micro e equivale a 10-3 :

\(U=2000\bullet50\bullet{10}^{-3}\)

\(U=100000\bullet{10}^{-3}\)

\(U=100\bullet{10}^3\bullet{10}^{-3}\)

\(U=100\bullet{10}^{3-3}\)

\(U=100\bullet1\)

\(U=100\ V\)