Ficha técnica n.º 7

Ficha tĂŠcnica n.Âş 7

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6. POTÊNCIA ELÉTRICA

em que:

Na presente Ficha TĂŠcnica, e apĂłs a anĂĄlise de uma das mais

P – Potência elÊtrica – Watt (W)

importantes relaçþes da eletricidade, a Lei de Ohm, analisa-

U – Diferença de potencial ou tensão (V)

remos uma nova grandeza relacionada com a capacidade de

I

– Intensidade da corrente elÊtrica (A)

um recetor realizar um determinado trabalho, denominado A unidade da potĂŞncia elĂŠtrica ĂŠ o Watt1 (W) e representa-se

potĂŞncia elĂŠtrica.

por P. O aparelho de medida utilizado para medir esta gran-

deza ĂŠ o wattĂ­metro e liga-se simultaneamente em sĂŠrie e

Tomemos como exemplo dois circuitos, cada um constituĂ­do

paralelo, uma vez que o cĂĄlculo da potĂŞncia pressupĂľe o pro-

por uma lâmpada incandescente e um interruptor ligado Ă

duto da tensĂŁo e da corrente.

tensĂŁo da rede elĂŠtrica nacional (tensĂŁo alternada sinusoidal de 230 V).

Tabela 14.

Grandeza SĂ­mbolo Unidade

Paulo Peixoto ATEC – Academia de Formação paulo.peixoto@atec.pt

espaço de formação

S

PotĂŞncia elĂŠtrica

P

Aparelho Simbologia de medida

Watt (w) WattĂ­metro

W

Modo de ligação SÊrie + paralelo

230 V/50 Hz LA

~(AC)

Sempre que uma resistĂŞncia ĂŠ percorrida por uma intensidade de corrente elĂŠtrica cria um obstĂĄculo Ă sua passagem e, por conseguinte, produz calor que serĂĄ libertado para o exterior.

AlÊm do seu valor nominal e tolerância, caraterísticas

Circuito A

16

jĂĄ analisadas, ĂŠ importante caraterizar este componente

como a måxima potência que a resistência pode dissipar em regime de funcionamento normal, sem que sofra destruição ou alteraçþes irreversíveis das suas propriedades.

S

Na Figura 42 analisamos a diferença entre resistências de potências diferentes. Poderemos, por exemplo, encontrar

! "# $ "# % "# & "# ' "#

230 V/50 Hz LB

~(AC)

watts. Quanto maior a potĂŞncia nominal maior serĂĄ o corpo da resistĂŞncia.

Recorrendo à utilização da Lei de Ohm Ê possível escrever a expressão da potência de forma diferente para uma melhor adaptação aos dados dos problemas. Assim, se na

Circuito B

expressĂŁo da potĂŞncia substituirmos U pela sua expressĂŁo R.I obtemos:

Figura 41. Circuitos elĂŠtricos em anĂĄlise.

P=UĂ—I=RĂ—IĂ—I=RĂ—I2

P=RĂ—I2

Após a ligação do interruptor S notamos que a luminosidade emitida pela lâmpada A Ê superior à emitida pela lâmpada B. Podemos concluir que as lâmpadas são diferentes uma

Se substituirmos I por U/R teremos:

vez que, segundo as mesmas condiçþes, uma apresenta mais

P=UĂ—I=UĂ—

lâmpada A Ê mais potente do que a lâmpada B. Iremos introduzir uma nova grandeza denominada

U U2 = R R

P=

U2 R

, que estĂĄ relacionada com a capacidade de um recetor realizar um determinado trabalho. A expres

1

James Watt (1736 – 1819). Matemåtico e engenheiro escocês, a unidade Watt recebeu este nome em sua homenagem pelas suas contri-

P=UĂ—I

buiçþes para o desenvolvimento do motor a vapor.

o LED apresenta um consumo de 20 mA e uma queda de

quirir a resistĂŞncia para montar o circuito. Caso exista

tensĂŁo nos seus terminais de 2 V.

a necessidade de efetuar e colocar em funcionamento o circuito teremos de tomar em consideração que

I = 20 mA

nĂŁo existem todos os valores de resistĂŞncias, nem

R

todos os valores de potĂŞncias nominais, existem sim valores comerciais de referĂŞncia.

Para o caso do valor nominal da resistĂŞncia existe

UT = 9 V

+

uma sÊrie de valores para cada tolerância. A SÊrie E24

ULED = 2 V –

representa os valores de referĂŞncia para as resistĂŞn-

LED

cias de 5% (Tabela 15): Tabela 15. Valores padrão para resistências – SÊrie E24.

Figura 43. Circuitos sĂŠrie composto por uma resistĂŞncia e um LED.

Resolução:

SÉRIE E24

O circuito apresentado encontra-se ligado em sĂŠrie uma

1.0 2.2 4.7

1.1 2.4 5.1

1.2 2.7 5.6

1.3 3.0 6.2

1.5 3.3 6.8

1.6 3.6 7.5

1.8 3.9 8.2

2.0 4.3 9.1

18

espaço de formação

vez que sĂł existe um caminho para os eletrĂľes. Um LED ĂŠ um componente semicondutor que apresenta uma ten-

A leitura da Tabela ĂŠ simples: por exemplo para o nĂş-

sĂŁo de funcionamento de poucos Volts e uma corrente

mero de referĂŞncia 3.3 teremos os seguintes valores

da ordem dos mA. Se o valor da tensĂŁo nĂŁo for controla-

de resistĂŞncias:

-

.

te. O esquema apresentado mostra como poderemos

A SÊrie E48 refere-se às resistências de tolerância 2% e a sÊrie E96 às de tolerância 1%.

limitar a corrente e a tensĂŁo a valores seguros.

O circuito sĂŠrie, que serĂĄ analisado em breve, apresenta

duas caraterĂ­sticas fundamentais:

!

"#

-

1. Como sĂł existe um caminho para os eletrĂľes percor-

$

&

'

rerem o circuito, a intensidade de corrente elĂŠtrica ĂŠ

*

/

sempre igual ao longo deste. No circuito em anĂĄlise

enunciado, se pelo contrĂĄrio optarmos pela resistĂŞn-

temos entĂŁo uma corrente constante de 20 mA pois

! * ' /

;

ĂŠ o valor necessĂĄrio para o funcionamento do LED.

caso, e como nĂŁo dispomos de mais dados tĂŠcnicos

2. A tensão aplicada pela fonte de alimentação no cir-

do LED (por exemplo a corrente mĂĄxima admissĂ­vel)

cuito serĂĄ distribuĂ­da pelos vĂĄrios elementos que o

iremos optar pela solução que não deixarå a corren-

constituem. No circuito em anĂĄlise a tensĂŁo aplicada

te ultrapassar o valor estabelecido no enunciado, ou

pela bateria serĂĄ distribuĂ­da pela resistĂŞncia limitado-

<

! >

ra e pelo LED: UT = UR + ULED.

serĂĄ, desta forma, de 19,4 mA. Relativamente, Ă potĂŞncia da resistĂŞncia iremos optar

Para o dimensionamento da resistĂŞncia serĂĄ necessĂĄrio

? @ <

BF

indicar o seu valor, tolerância e potência.

mĂĄxima de 0,25 W que satisfaz os nossos cĂĄlculos.

a) CĂĄlculo do valor da resistĂŞncia limitadora: R=

Resposta: A resistĂŞncia obtida pelos cĂĄlculos ĂŠ de

UR

BF GH @

I

Como:

Em termos de valores comerciais deveremos adquirir uma resistĂŞncia de ! ? @

UT = UR + ULED

UR = UT â&#x20AC;&#x201C; ULED

EXERCĂ?CIOS PROPOSTOS

Teremos: R=

UR I

=

UT â&#x20AC;&#x201C; ULED I

=

9â&#x20AC;&#x201C;2 20 Ă&#x2014; 10-3

1. Num circuito elĂŠtrico foi colocada uma resistĂŞncia de

Para esta aplicação em concreto a tolerância de 5% Ê su-

!

J @ K *# sĂŁo que poderĂĄ ser aplicada Ă resistĂŞncia?

Solução: U = 16,7 V

.

2. Um circuito elÊtrico composto por uma resistência de b) Cålculo da potência de dissipação da resistência:

Q Q X Y

F QH Z [ \ Qual a corrente elĂŠtrica que percorre o circuito.

PR = UR Ă&#x2014; I = 7 Ă&#x2014; (20 Ă&#x2014; 10-3) = 0,14 W = 140 mW

Qual a potĂŞncia dissipada pela resistĂŞncia.

Solução: 2.1) I = 10,3 mA; 2.2) P = 261,8 mW

c) Escolha do valor comercial da resistĂŞncia: O exercĂ­cio terminaria com o valor para a resistĂŞncia

_

H` *

de e com uma potência de dissipação de

1 W. Qual o valor da corrente elĂŠtrica que a atravessa?

140 mW, caso nĂŁo tivĂŠssemos a necessidade de ad-

Solução: I = 0,146 A

M