Potência Elétrica

A potência elétrica é uma grandeza física associada à corrente elétrica, que mede a energia elétrica consumida pelo receptor e transformada noutra ou noutras energias por unidade de tempo.

• A unidade SI é desta grandeza é o watt ( W )
• O símbolo desta grandeza é  P

O aparelho usado para medir a a potência elétrica é o Wattímetro.

Para calcular a potência elétrica usamos duas fórmulas:

Energia Elétrica

A energia elétrica (E)  é uma grandeza física associada à corrente elétrica, que fornece a energia aos receptores elétricos para estes funcionarem.

• A unidade SI  desta grandeza é o Joule ( J )

• O símbolo desta grandeza é E

Mede-se com os contadores de eletricidade e a unidade de medida é o kWh (quilowatt por hora).

A energia elétrica relaciona-se com a intensidade da corrente, a diferença de potencial e o tempo de funcionamento, ou seja, é com estes dados que se calcula-a.

Lei de Ohm

A lei de Ohm afirma que o quociente entre a tensão nos terminais de um condutor e a intensidade de corrente que o atravessa é constante ( supondo a temperatura constante ).

Condutores óhmicos - a resistência não varia ( constante ).

Condutores não óhmicos - a resistência varia.

a) R = U/I = constante

b) R = U/I ≠ constante

Resistência Elétrica

A resistência elétrica é uma grandeza física associada à corrente elétrica, que é a oposição que os materiais oferecem à passagem da corrente elétrica.

• O símbolo desta grandeza é R
• A unidade SI  desta grandeza é o ohm ( Ω )

Os múltiplos e submúltiplos do ohm:

• 1kΩ = 1000Ω 
• 1MΩ = 1000000Ω 
• 1mΩ = 0,001

O aparelho usado para medir a resistência elétrica é o Ohmímetro.

Se um material oferecer grande resistência à corrente elétrica é um mau condutor, ou seja, se oferecer pouca resistência à corrente elétrica é um bom condutor.

Há duas maneiras de medir a resistência elétrica:

- Método Direto -> mede-se a resistência do componente fora do circuito ligando-o a um ohmímetro ou a um multímetro na posição de ohmímetro);

- Método Indireto -> mede-se a intensidade da corrente do circuito com um amperímetro e a diferença de potencial com um voltímetro e calcula-se utilizando a seguinte fórmula:

Resistência dos condutores e intensidade da corrente

Quanto menor é a resistência elétrica dos condutores maior é a intensidade da corrente nos circuitos elétricos.

Quanto maior é a resistência elétrica dos condutores menor é a intensidade da corrente nos circuitos elétricos.

A resistência elétrica depende...

• do comprimento do condutor ( quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência, por isso, quanto menor o comprimento do condutor menor a resistência ).

• da natureza do condutor ( o cobre oferece menor resistência que a prata, varia em cada material ).

• da espessura do condutor ( quanto maior a espessura do condutor, menor a resistência, por isso, quanto menor a espessura do condutor maior a resistência.

Intensidade da Corrente

A intensidade da corrente é a quantidade de carga elétrica que passa numa determinada secção do circuito por unidade de tempo.

• A unidade SI  desta grandeza é o ampere ( A )
• O símbolo desta grandeza é I

Os múltiplos e os submúltiplos do ampere :

• 1kA = 1000A
• 1µA= 1000000A
• 1mA = 0,001A

O aparelho usado para medir a intensidade da corrente é o Amperímetro ( instalado em série ).

Circuito com 2 lâmpadas em série com :

                                                                                                    

                                                                                                                

Quando um amperímetro está num circuito em série a intensidade da corrente nos terminais de um conjunto de lâmpadas em paralelo é igual à intensidade da corrente nos terminais de qualquer uma delas.

Circuito com 2 lâmpadas em paralelo com amperímetro:

Quando um amperímetro está num circuito em paralelo a intensidade da corrente no ramo principal é igual à soma das intensidade da corrente nas várias ramificações. 

Diferença de Potencial

A diferença de potencial ( d.d.p. ) é uma grandeza que caracteriza a corrente elétrica, relaciona-se com a energia que a fonte fornece ao circuito.

• A unidade SI  desta grandeza é o volt ( V )
• O símbolo desta grandeza é U

Os múltiplos e os submúltiplos do volt:

• 1kV = 1000V
• 1MV = 1000000 V
• 1mV = 0,001V

O aparelho usado para medir a diferença de potencial é o Voltímetro ( instalado em paralelo ).

Segundo este voltímetro, o seu alcance é 3V;

A menor divisão é 0,1V ( pois
10 divisões correspondem a 1V)

A maior divisão é 1V

E o valor indicado é 1,4V

Circuito com 2 lâmpadas em série com voltímetros:

                                                                                                    

                                                                                                                 

Quando um voltímetro está num circuito em série a diferença de potencial nos terminais de um conjunto de lâmpadas em série é igual à soma das diferenças de potencial nos terminais de cada uma das lâmpadas.

Circuito com 2 lâmpadas em paralelo com voltímetros:

Quando um voltímetro está num circuito em paralelo a diferença de potencial nos terminais de um conjunto de lâmpadas em paralelo é igual à diferença de potencial nos terminais de qualquer uma delas.

Tipos/Sentidos da Corrente Elétrica

Tipos de Corrente Elétrica

A corrente elétrica pode ser classificada como contínua ou alternada.

A corrente contínua ( DC ou  = ) - é a corrente cujo sentido permanece constante e os pólos positivos e negativos não mudam. ( Ex: pilhas )

A corrente alternada ( AC ou ~ ) - é a corrente cujo sentido varia periodicamente. ( Ex: tomada elétrica )


Sentido da Corrente Elétrica

Sentido Convencional - do pólo positivo da fonte de energia para o pólo negativo.

Sentido Real - do pólo negativo da fonte de energia para o pólo positivo.

Como podemos reconhecer se a corrente elétrica é contínua ou alternada?

Através das imagens no ecrã de um osciloscópio.

• A primeira situação trata-se de uma corrente alternada.

• A segunda situação trata-se de uma corrente contínua.

Circuitos em Série e em Paralelo

Circuitos em Série e em Paralelo

É possível instalar um circuito eléctrico com mais do que um receptor. A instalação pode fazer-se de duas maneira:

• série
• paralelo

Num circuito com duas lâmpadas em série, uma é ligada a seguir à outra, existindo um só caminho para a corrente elétrica.

Nos circuitos em série, como há um só caminho para a corrente elétrica, verifica-se que...

• ... o interruptor, qualquer que seja a sua localização, comanda todas as lâmpadas.
• ... quando se retira uma das lâmpadas, ou se uma delas se funde, todas se apagam.
• ... quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada uma diminui.

Usos: Árvores de Natal.

Num circuito com duas lâmpadas em paralelo, cada uma é instalada numa ramificação diferente, existindo, assim, mais do que um caminho para a corrente elétrica.

Nos circuitos em paralelo, como há vários caminhos para a corrente elétrica, verifica-se que...

• ... o interruptor instalado no circuito principal comanda todas as lâmpadas, mas, instalado numa das ramificações, comanda apenas uma lâmpada.
• ... quando se retira uma das lâmpadas, ou quando uma delas se funde, as outras permanecem acesas.
• ... quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada uma mantém-se.

Usos: Este tipo de circuito é instalado nos aparelhos eléctricos das casas.

O que é um circuito elétrico?

Circuitos elétricos

Um circuito elétrico é um conjunto de elementos ou componentes, ligados numa sequência, formando um percurso ou um caminho por onde vai passar a corrente elétrica.

Nos circuitos elétricos há: uma fonte de energia elétrica, de receptores de energia elétrica e interruptores, que permitem ligar e desligar os receptores.

Fontes de energia - fornece a energia necessária para que a corrente elétrica circule no circuito. Algumas fontes de energia elétrica produzem-na em outra forma de energia. (Ex: pilhas, baterias)

Aparelhos receptores - transformam a energia elétrica que recebem, numa outra forma de energia. (Ex: lâmpadas, ventoinhas)

Fios de ligação - estabelecem a ligação entre os vários elementos do circuito elétrico. São constituídos por fios condutores ( que são normalmente de cobre) envolvidos por um isolador ( normalmente de plástico).

Também se usam por vezes, aparelhos de medida, que servem para medir as grandezas em estudo no circuito. São geralmente utilizados Voltímetros ( mede a d.d.p ) e Amperímetros ( mede a intensidade da corrente elétrica).

Informações importantes para montar um circuito

• todos os dispositivos elétricos têm dois terminais. Nas pilhas, os terminais chamam-se pólos, sendo o pólo positivo assinalado por + e o pólo negativo por -.

• Há dispositivos chamados interruptores que permitem ligar e desligar os receptores.Os receptores também têm dois terminais.

          Quando o interruptor está aberto, o circuito está interrompido: a corrente elétrica está desligada. 

          Quando o interruptor está fechado, o circuito não está interrompido: a corrente elétrica está ligada. 

• Para ligar entre si diferentes dispositivos de um circuito usam-se fios de ligação. Por vezes, adaptam-se crocodilos aos extremos dos fios condutores para os prender aos componentes do circuito.

O que é uma corrente elétrica? Como se cria?

Corrente elétrica

A corrente elétrica é um movimento orientado de partículas com carga elétrica. (nos metais - eletrões livres) (nas soluções iónicas - iões).

Para entenderes melhor recorda...

Constituição da Matéria

A matéria é constituída por átomos, que são muito, muito pequenos. Os átomos ainda são formados por partículas mais pequenas: os protões, com carga positiva, os neutrões, que não têm carga e os eletrões, com carga negativa.
Todos os átomos têm um núcleo, onde os protões e os neutrões estão muito juntos. Os eletrões movem-se à volta do núcleo, 

•  Nos átomos dos bons condutores sólidos - metais, ligas metálicas e grafite - os eletrões mais afastados do núcleo têm a possibilidade de se libertar, movendo-se desordenadamente no condutor: chamam-se eletrões livres.

• Quando um metal ou a  grafite estão num circuito fechado, tendo uma extremidade ligada ao pólo positivo da pilha e a outra extremidade ligada ao pólo negativo, o movimento dos eletrões livres no condutor é orientado no sentido do terminal negativo para o terminal positivo.

• Nas soluções condutoras não há eletrões livres, mas há corpúsculos com carga elétrica que se podem mover livremente - os iões -, que podem ter carga positiva ou negativa.

• Quando uma solução condutora está num circuito elétrico fechado, os iões positivos, movem-se num sentido e os iões negativos movem-se em sentidos opostos.

Concluindo:

A corrente elétrica é um movimento orientado de partículas ou corpúsculos com carga elétrica:

         - nos metais, nas ligas metálicas e na grafite, é um movimento orientado de eletrões livres;

         - nas soluções condutoras, é um movimento orientado de iões positivos, num sentido, e iões negativos, em sentido oposto.

Regras de Segurança de Utilização da Eletricidade

Não deves...

• ligar muitos aparelhos elétricos à mesma tomada;

• desligar as fichas das tomadas puxando pelos fios;

• utilizar um aparelho elétrico com o fio de ligação em mau estado;

• tocar com os dedos ou objetos metálicos nas tomadas elétricas;

• substituir uma lâmpada fundida ou reparar qualquer aparelho elétrico ligado à corrente;

• tocar nos interruptores nem ligar os aparelhos elétricos com as mãos molhadas;

• deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras elétricas quando ligados à corrente;

• usar qualquer aparelho elétrico sem antes ler cuidadosamente as instruções de funcionamento;

• em caso algum subir a um poste elétrico.

Impulsão

Impulsão

A impulsão é a força vertical que o fluido exerce de baixo para cima sobre o corpo nele imerso total ou parcialmente.

Quando o peso (P) é maior que a impulsão (I), então o corpo afunda-se.
P > I 

Quando o peso (P) é menor que a impulsão (I), então o corpo emerge e flutua.
P < I 

Quando o peso (P) é igual à impulsão (I), então o corpo fica onde é colocado e não se afunda nem emerge.
P < I

Corpos com a mesma massa (logo, com o mesmo peso), o que tiver maior volume apresentará maior impulsão. 

Quanto maior a densidade do líquido onde se coloca o corpo, maior a impulsão exercida.
A impulsão é maior em água salgada (maior densidade) do que em água doce (sem sal - menor densidade).

A impulsão nos gases é muito menor que nos líquidos, porque a densidade dos gases é muito menor que a dos líquidos.
Os balões de gás hélio flutuam no ar.

A impulsão depende do volume imerso e da densidade do fluido.

Lei de Arquimedes

Um corpo mergulhado num fluido sofre uma força vertical, dirigida de baixo para cima, de valor igual ao peso do volume de fluido deslocado.

Força de Atrito, Força de Reacção Normal e Força Gravítica

Força de Atrito

A força de atrito é a força de contacto que se opõem sempre ao movimento de um corpo e dependem das superfícies de contacto e da massa do corpo.

Quanto maior for o peso do corpo que se move, maior é a força de atrito.

Quanto mais rugosas forem as superfícies em contacto, maior é a força de atrito.

A força de atrito não depende da área da superfície.

Força de Reacção Normal

A força de reacção é uma força perpendicular à superfície (opõe-se ao peso).

Força Gravítica/Peso

Força que a Terra exerce sobre o nosso corpo é uma força à distância e designa-se por Força Gravítica.

Leis de Newton

1ª Lei de Newton ou Lei da Inércia

Se a força resultante que actua sobre um corpo for nula, ele ficará em repouso se estiver em repouso, ou ficará em movimento com a velocidade que já trazia.


2ª Lei de Newton ou Lei Fundamental da Dinâmica

A força resultante sobre um corpo e a aceleração são directamente proporcionais, sendo a constante de proporcionalidade a massa do corpo.





3ª Lei de Newton ou Lei da Acção-Reacção

As forças actuam sempre aos pares (pares acção-reacção). As forças de um par têm valor e direcção iguais mas sentidos opostos.

Forças

Nas situações da vida real, dificilmente qualquer corpo está sujeito apenas a uma força. Quando várias forças actuam sobre um corpo, cada uma delas exerce um efeito nesse corpo. O resultado dos efeitos de todas as forças é igual ao de uma única força, a força resultante.
Chama-se força resultante do conjunto de forças que actuam no mesmo corpo a uma força equivalente a esse conjunto. Corresponde à soma de todas as forças.

Como se somam as forças?

As forças representam-se por meio de vectores. Para somar forças:

      - começas por representar um dos vectores;

      - depois, na extremidade do primeiro vector, inicias a representação do segundo;

      - finalmente, unes a origem do primeiro vector com a extremidade do segundo para obteres o vector soma.

Resultante de duas formas com a mesma direcção e o mesmo sentido

Quando duas forças com a mesma direcção e o mesmo sentido actuam num corpo, a força resultante tem direcção e sentido iguais aos das duas forças e intensidade igual à soma das intensidades das duas forças.

Resultante de duas forças com a mesma direcção mas sentidos opostos

Quando duas forças com a mesma direcção mas sentidos opostos actuam num corpo, a força resultante tem, direcção igual ás duas forças, sentido igual ao da força com maior intensidade e intensidade igual à diferença das intensidades das duas forças.

Resultante de duas forças com direcções diferentes

Quando duas forças com direcções perpendiculares entre si, actuam num corpo, a força resultante tem direcção e sentido diferentes dos das duas forças, que são determinados geometricamente e a intensidade é calculada utilizando o teorema de Pitágoras.