Menu 1 Efeito Joule

2 Potência e Energia

3 Horse-power e Cavalo Vapor

4 A máquina de James Watt

5 Valores Nominais

6 Fusível

7 Disjuntor

8 Como funciona um disjuntor

9 Potência e Efeito Joule

/augustofisicamelo

Quando um fio condutor, de cobre, por exemplo, é ligado a um gerador, ele se submete a uma diferença de potencial, e um campo elétrico se estabelece no seu interior.

As forças elétricas devidas a esse campo aceleram os elétrons livres em um determinado sentido, fazendo com que eles ganhem velocidade. Acontece que, logo em seguida, esses elétrons colidem com os cátions do retículo cristalino do metal e perdem velocidade. Entretanto, como as forças elétricas continuam atuando, os elétrons livres ganham novamente velocidade, colidindo com outros cátions, e assim sucessivamente. Ao serem bombardeados pelos elétrons livres, os cátions do metal passam a oscilar com amplitudes maiores, que se traduz em uma elevação de temperatura do fio.

Potência é uma grandeza física que mede a energia que está sendo transformada na unidade de tempo, ou seja, mede o trabalho realizado por uma determinada máquina na unidade de tempo.

Pt

E

= potência [watt (W)]

[ ( )] = energia

[ (kWh)]

[ (s)] = intervalo de tempo

[ (h)]

P

joule J

quilowatt hora

segundot

hora

E

61 3,6 10kWh J

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Podemos dizer que a função básica de uma máquina é transformar energia. Na eletricidade, os dispositivos elétricos estão constantemente transformando energia: o gerador de eletricidade transforma energia não elétrica em energia elétrica, o resistor transforma energia elétrica em calor, etc. Para transportar uma carga elétrica entre dois pontos cuja diferença de potencial é U, o trabalho realizado pela força elétrica é T. Portanto, temos:

Pt

E P

t

T P

q

t

U

P Ui

= potência [watt (W)]

corrente elétrica [ampère (A)]

= intervalo de tempo [ (s)]

P

i

t segundo

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A unidade da potência elétrica é o Watt, em homenagem a James Watt, inventor da maquia a vapor. Para demonstrar a força de sua maquina James utilizou a comparação com os cavalos que exerciam a força para mover os moinhos na ausência dos ventos. Desta comparação surgiu uma outra unidade que é o cavalo-vapor ou CV que equivalem a 735,5W, existem ainda o HP, uma sigla em inglês para horse-power, que equivale a 745,7W.

A unidade CV no brasil é muito utilizada para potência de motores, tanto elétricos quantos os de combustão, utilizado em automóveis, mas ela não é reconhecida pelo S.I. (Sistema Internacional).

Os fabricantes de lâmpadas, ferros elétricos de passar roupa. Chuveiros elétricos, etc, especificam em seus produtos pelo menos dois valores, denominados valores nominais. Um deles é a tensão nominal (U), que é a tensão da rede elétrica para a qual o produto foi fabricado, e o outro é a potência nominal (P), que é a potência elétrica consumida pelo produto quando submetido à tensão nominal.

Fusíveis e disjuntores são elementos de proteção. O fusível é um condutor (geralmente de cobre, estanho, chumbo ou alumínio) que protege os circuitos elétricos contra correntes excessivas. Ele é projetado de modo a não permitir que a corrente elétrica perdure no circuito, quando ultrapassa um determinado valor. Em condições normais de funcionamento, a temperatura do fusível é inferior ao seu ponto de fusão. Entretanto se a corrente se eleva acima do necessário para o funcionamento do circuito, a temperatura do fusível aumenta e atinge seu ponto de fusão. Fundindo-se, o circuito se abre e a corrente cessa. Dessa maneira o fusível protege aparelhos e instalações elétricas.

fusível circuitoi iClique para apresentar o conteúdo.

Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos causados por curtos-circuitos e sobrecargas elétricas. A sua função básica é a de detectar picos de corrente que ultrapassem o adequado para o circuito, interrompendo-a imediatamente antes que os seus efeitos térmicos e mecânicos possam causar danos à instalação elétrica protegida. Uma das principais características dos disjuntores é a sua capacidade de poderem ser rearmados manualmente, depois de interromperem a corrente em virtude da ocorrência de uma falha. Diferem assim dos fusíveis, que têm a mesma função, mas que ficam inutilizados quando realizam a interrupção. Por outro lado, além de dispositivos de proteção, os disjuntores servem também de dispositivos de manobra, funcionando como interruptores normais que permitem interromper manualmente a passagem de corrente elétrica.

disjuntor circuitoi i

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Quando uma corrente elétrica passa por um resistor, este converte energia elétrica em energia térmica. O resistor dissipa a energia em forma de calor. Assim a potência total do sistema diminuiu, o aquecimento de um resistor por passagem de uma corrente é chamado de efeito Joule.

Q m ccalor

Q m L

E

P t m c

P t m L = potência [W]

[ ] = energia

[kWh]

[s] = intervalo de tempo

[h]

variação de temperatura [ ]o

P

J

t

C

E

quantidade de calor [J]

m massa [g]

c calor específico [J/g ]

calor latente [J/g]

o

Q

C

L

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