Analise de Circuitos em Corrente Continua - Ed Erica
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 emalgum corpo”
Unidades de Trabalho (Energia)
Joule(J) é a unidade oficial de energia e trabalho
Caloria (cal)=4,18JkWh=3,6x106J
Outras Unidades
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Unidades de Potência
Outra Unidade: HP 1H.P=746W
Potencia e trabalho (energia transformada) estão relacionadas por:
tP
tP.ou
Joules)(emrealizadotrabalhooéτ(tau)onde
)( segundosemtrabalhoorealizarparagastotempooét
)( wattsemdadesenvolvipotênciaaéP
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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ExemploImagine você deslocando um saco de açúcar de 5Kg de uma altura de 1m em 1s.
Qual foi a quantidade de energia gasta? Do que depende essa Energia ?
Você gastou energia? Realizou um trabalho? Desenvolveu uma potência?
De acordo com a Física.......................
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)(.. JoulesemhgME
KgemcorpodomassaM
)/,( 289 smgravidadedaaceleraçãog
)( memtodeslocamenh
JE 491895 .,.
LOGO........
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Qual a potencia desenvolvida?
WsJs
JP 4949
1
49 /
tP
A potencia desenvolvida ao deslocar o saco de 5kg de açúcar de 1m
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Qual a quantidade de energia consumida num banho de 30min. se o chuveiro tem uma potencia de 5000W (5kW)?
Mais exemplo......
Dados: P=5000W=5000J/s=5kW t=30min=1800s=0,5h
JtP 000000918005000 ....
kWhhkWtP 5,25,0.5. ou em KWh
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Efeito Joule
É o aquecimento de um condutor provocado pela passagem de uma corrente elétrica
Potência Elétrica de um Bipolo
P
IUP .U em Volts
I em Amperes
P em Watts
U
I
P
ReceptorGerador
PNão elétrica
P elétrica
P elétrica
PNão elétrica
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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:
JEP 7551105 ,.. stcomo 1
WsJs
J
tP 7575
1
75 /
HPPWHP 107461 ,
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Lei de Joule
O bipolo receptor é um resistor
I
U
P=U.IPD=P=U.I
2IRIIRPIRUComo .)..(.
R
U
R
UUP
R
UI
2
).(
PD=potência dissipada em calor
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Aplicações do Efeito Joule•Chuveiro, aquecedores, forno elétrico, lâmpada,Ferro de soldar, etc
Resistência de ChuveiroLâmpada
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Ferro de Soldar
Aplicações do Efeito Joule
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•Proteção de Circuitos
Fusíveis Disjuntores
Aplicações do Efeito Joule
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•Dissipação de Calor
A perda (transferência) de calor depende das dimensões
Aplicações do Efeito Joule
1/8W 1/4W 1/2W 1W
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Calor em Excesso
Dissipadores de Calor: Placa metálica ligada ao componente
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Limites de Funcionamento
2V
1A
1W
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 amáxima tensão que pode ser aplicada ao resistor.
R: R=1kOhm=1000 Ohm P=1W
31,6mA0,0316A1000
1IR.IP Máx
2MáxMáx
31,6V1k.31,6mAR.IU MáxMáx
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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:
motorPE
PD
PM
PE= potência elétrica = potência total
PM= potência mecânica = potência útil
PD= potência dissipada = potencia transformada em calor
100.E
M
P
P
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PE=PM+PD → conservação da energia
b) 4,4kWh2,2kW.2hP.tτ c)
a)
1760W0,8.2200PP
Pη M
E
M
2,2KW2200W220.10AU.IPE
d) WPPP MED 44017602200
R:
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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.
Q= quantidade de calor em calorias (cal)
m= massa de água (em g)
Δθ= variação de temperatura=θF-θi (em oC)
R: sJWP /)(
200020005
100 2
c= calor especifico da água (em cal/g.ooC) c=1C) c=1cal/goC
m.c.ΔQfísicada:obs
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Para t=1min=60s a quantidade de energia fornecida à água será de:
JtP 000120602000 ...
Em calorias: calQ 000304
000120.
.
..cmQcomo
Ccm
Q o3011000
00030
.
.
.
CoFF 503020
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Calcule: a) Potencia elétrica do gerador b) Potencia dissipada no resistor em cada caso.
12 V 2 Ohm
a)
12 V 2kOhm
b)
WPP DG 722
12 2
)(
mWWPP DG 7210722000
12 32
.)(