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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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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....................... Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica Aplicações do Efeito Joule •Chuveiro, aquecedores, forno elétrico, lâmpada, Ferro de soldar, etc Resistência de Chuveiro Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica Lâmpada Aplicações do Efeito Joule Ferro de Soldar Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica Aplicações do Efeito Joule •Proteção de Circuitos Fusíveis Disjuntores Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica Aplicações do Efeito Joule •Dissipação de Calor A perda (transferência) de calor depende das dimensões 1/8W 1/4W 1/2W Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 1W Calor em Excesso Dissipadores de Calor: Placa metálica ligada ao componente Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica Limites de Funcionamento 1A 1W 2V 2W A diferença (1W) é usada para aquecer o resistor !!!!!!!! Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 E de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica 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 Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica