Transcript ACCC04

Conceito de Potência e Energia
“Trabalho e energia em física são sinônimos. Toda vez que um trabalho é realizada
uma certa quantidade de energia é transformada e uma força estará atuando em
algum corpo”
Unidades de Trabalho (Energia)
Joule(J) é a unidade oficial de energia e trabalho
Outras Unidades
Caloria (cal)=4,18J
kWh=3,6x106J
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Unidades de Potência
Potencia e trabalho (energia transformada) estão relacionadas por:
P

ou
t
  P.t
onde τ(tau) é o trabalhorealizado(emJoules)
t é o tempogastopara realizaro trabalho(em segundos)
P é a potência desenvolvida(em watts)
Outra Unidade: HP
1H.P=746W
OBS: A letra W, em alguns livros, é usada para representar trabalho
(work em inglês) não é usada para não confundir com W de Watt
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Exemplo
Imagine você deslocando um saco de açúcar de 5Kg de uma altura
de 1m em 1s.
Você gastou energia? Realizou um trabalho? Desenvolveu uma potência?
Qual foi a quantidade de energia gasta? Do que depende essa
Energia ?
De acordo com a Física.......................
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E  M .g.h (em Joules)
M massa do corpo em Kg
g aceleraçãoda gravidade( 9,8m / s )
2
h deslocamento (em m)
E  5.9,8.1  49 J
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LOGO........
Qual a potencia desenvolvida?
P

t
49J
P
 49J / s  49W
1s
A potencia desenvolvida ao deslocar o saco de 5kg de açúcar de 1m
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Mais exemplo......
Qual a quantidade de energia consumida num banho de 30min.
se o chuveiro tem uma potencia de 5000W (5kW)?
Dados:
P=5000W=5000J/s=5kW
t=30min=1800s=0,5h
  P.t  5000.1800 9.000.000J
ou em KWh
  P.t  5kW.0,5h  2,5kWh
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Efeito Joule
É o aquecimento de um condutor provocado pela passagem de uma
corrente elétrica
Potência Elétrica de um Bipolo
Receptor
Gerador
I
P
P
U
P
Não elétrica
P
elétrica
P  U.I
P
elétrica
U em Volts
I em Amperes
P em Watts
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P
Não elétrica
Exemplo
Qual é a potencia desenvolvida (em HP e W) por uma pessoa para
elevar um corpo de 5kg a uma altura de 1,5m em 1s? Adotar g=10m/s2
R:
  EP  5.10.1,5  75J
como t  1s

75J
P 
 75J / s  75W
t
1s
1HP  746W  P  0,1HP
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Lei de Joule
O bipolo receptor é um resistor
I
PD=P=U.I
P=U.I
U
PD=potência dissipada em calor
Como U  R.I 
P  ( R.I ).I  R.I 2
U
U
U2
I
 P  U.( ) 
R
R
R
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Aplicações do Efeito Joule
•Chuveiro, aquecedores, forno elétrico, lâmpada,
Ferro de soldar, etc
Resistência de Chuveiro
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Lâmpada
Aplicações do Efeito Joule
Ferro de Soldar
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Aplicações do Efeito Joule
•Proteção de Circuitos
Fusíveis
Disjuntores
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Aplicações do Efeito Joule
•Dissipação de Calor
A perda (transferência) de calor depende das dimensões
1/8W
1/4W
1/2W
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1W
Calor em Excesso
Dissipadores de Calor: Placa metálica ligada ao
componente
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Limites de Funcionamento
1A
1W
2V
2W
A diferença (1W) é usada para aquecer o resistor !!!!!!!!
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Exercícios
As especificações de um resistor são: 1kOhm/1W. Calcule qual a
máxima tensão que pode ser aplicada ao resistor.
R:
PMáx  R.I
R=1kOhm=1000 Ohm
2
Máx
 I Máx
P=1W
1

 0,0316A 31,6mA
1000
U Máx  R.I Máx  1k.31,6mA 31,6V
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Um motor elétrico consome 10A quando ligado em 220V. Se o
rendimento (η) do motor é 80%, calcular:
a) Potência elétrica (PE)
b) Energia consumida (em kWh) em 2 horas de funcionamento
c) Potência mecânica obtida no eixo (PM)
d) Potencia dissipada em calor(PD)
R:
PE
motor
PD
PM
PE= potência elétrica = potência total
PM= potência mecânica = potência útil
PD= potência dissipada = potencia transformada em calor
PM

.100
PAnalise
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PE=PM+PD → conservação da energia
R:
a)
b)
c)
d)
PE  U.I  220.10A 2200W 2,2KW
τ  P.t  2,2kW.2h 4,4kWh
PM
η
 PM  0,8.2200 1760W
PE
P D  PE  PM  2200 1760  440W
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Um fio de resistência 5 Ohms é imerso em uma massa de água
de 1kg a 20oC. O conjunto está dentro de um calorímetro ideal.
O fio é ligado a uma tensão de 100V. Calcule que temperatura
a massa de água atingirá após 1min.
obs : da física Q  m.c.Δ
Q= quantidade de calor em calorias (cal)
m= massa de água (em g)
Δθ= variação de temperatura=θF-θi (em oC)
c= calor especifico da água (em cal/g.oC)
R:
c=1cal/goC
(100) 2
P
 2000W  2000J / s
5
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Para t=1min=60s a quantidade de energia fornecida à água será
de:
  P.t  2000.60  120.000J
Em calorias:
120.000
Q
 30.000cal
4
como Q  m.c.
Q
30.000
 

 30o C
m.c 1000.1
   F  20  30   F  50 C
o
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Calcule: a) Potencia elétrica do gerador b) Potencia
dissipada no resistor em cada caso.
b)
a)
12 V
2 Ohm
12 V
2kOhm
2
(
12
)
(12)
3
P

P


72
.
10
W  72mW
PG  PD 
 72W G
D
2000
2
2
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