“Unidades eletromagnéticase outras unidades”

Sistema Internacional de Unidades (SI)

O SI foi desenvolvido em 1960 do antigo sistema metro-quilograma-segundo (mks) e tem sido quase universalmente adotado.

Ampére, corrente

segundo, tempo

quilograma, massa

metro, distância

candela, intensidade luminosa

Kelvin, Temperatura termodinâmica

mole, quantidade de substância

é um sistema de unidades de medida concebido em torno de sete unidades básicas e do sistema decimal.

As sete unidades básicas do SI (a partir delas, podem-se derivar todas as outras unidades existentes)

O coulomb [C] é a unidade de carga elétrica no SI. 1 C = a carga elétrica transportada em 1 segundo por uma corrente de 1 A.

O ampére [A] é a unidade de medida da corrente elétrica no SI. 1 A = 1 C/s (um coulomb por segundo)

O farad [F] é a unidade de capacitância (ou capacidade elétrica) do SI.

O henry [H] é a unidade de indutância do SI.

O ohm [Ω] é a unidade de medida da resistência elétrica do SI.1 Ω = 1 V/A

Lei de OhmV = RI ou R = V/I

O volt [V] é a unidade de tensão elétrica (diferença de potencial elétrico) do SI. 1 V = 1 J/C

Unidades eletromagnéticas e outras unidades

O joule [J] é a unidade usada para medir energia do SI.[ energia mecânica/trabalho, energia térmica/calor, energia elétrica ]1 J = 1 kg m2/s2 = 1 N × m = 1000 × kW × s

O watt [W] é a unidade de potência do SI. [ Potência = Energia/Tempo ]1 W = 1 J/s = 1 N × m/s = 1 V × A

A PotênciaP = VI ou P = RI2

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

O newton [N] é a unidade de força do SI.[ força = massa × aceleração ]1 N = 1 kg m/s2 = 1000 × kW × s/m

Lei de NewtonF = m × a

O hertz [Hz] é a unidade de medida para frequência do SI.[ frequência de um evento periódico, oscilações, vibrações, rotações, ondas senoidais ]1 Hz = 1/s

O kelvin [K] é a unidade de temperatura termodinâmica do SI. é definido de tal modo que o ponto triplo da água é exatamente 273,16 K0 K = zero absoluto / 0º C = 273,15 K / 0º F = 305,15 K

O grau Celsius [°C] é a unidade de temperatura usada na maioria dos países do mundo. [ Escala é baseada nos pontos de fusão e de ebulição da água, em condição atmosférica padrão ]0 °C = 273,15 K = 32 °F e 100 °C = 373,15 K = 212 °F

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

O lúmen [lm] é a unidade de fluxo luminoso do SI. [ fluxo luminoso emitido por um ponto luminoso com intensidade de 1 candela ]

O siemens [S] é a unidade de condutância elétrica e admitância do SI. [ condutância = 1/resistência ]1 S = 1/Ω = 1 A/V

O weber [Wb] é a unidade de fluxo magnético do SI. [ fluxo que, ao atravessar uma espira, produz nela uma força eletromotriz igual a 1 volt ]

1 Wb = 1 kg × m2/s2×A = 1 V×s = 1 J/A

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

O ångströn [Å] é um comprimento igual a um décimo-milésimo de um micrómetro

1 Å = 10-4 µm = 10-7 mm = 10-8 cm = 10-10 m

1 Å = 100 pm = 0,1 nm

O tesla [T] é a unidade de intensidade de campo magnético do SI. [ quantifica o valor que o campo magnético ocupa em um ponto no espaço em um determinado momento ]1 T = 1 V× s/ m2 = 1 N / A ×m = 1 J / A×m2 = 1 H ×A/ m2 = 1 Wb/ m2

O pascal [Pa] é a unidade de pressão do SI. [ equivale a força de 1 N aplicada uniformemente sobre uma superfície de 1 m² ]1 Pa = 1 N/m2

O gray [Gy] é a unidade de dose de radiação absorvida do SI. [ energia de radiação ionizante absorvida (ou dose) por unidade de massa ]1 Gy = 1 J/kg

O decibel [dB] é um décimo de bel (entretanto, o bel é raramente usado)

O decibel é usado para uma variedade de medidas na ciência e na engenharia, em particular na Acústica (som), na Eletrónica (ganhos e atenuações de amplificadores e sinais).

O decibel é uma unidade logarítmica que indica a proporção de uma quantidade física (geralmente energia ou intensidade) em relação a um nível de referência especificado ou implícito.

Uma relação em decibel é igual a 10 ou 20 vezes o logaritmo (base 10) da razão entre duas quantidades de energia.

Uma intensidade sonora I ou potência P pode ser expressa em decibel de acordo com a relação:

dB 10o

II 10 logI

= ⋅

Se IdB = 3 dB I = 2 x Io ( I = o dobro do valor referência )

Se IdB = 10 dB I = 10 x Io ( I = o dez vezes o valor referência )

Se IdB = – 3 dB I = Io / 2 ( I = a metade do valor referência )

Se IdB = – 10 dB I é Io / 10 ( I = um décimo do valor referência )

Se IdB = 20 dB I é 100 x Io ( I = cem vezes o valor referência )

Se IdB = – 20 dB I é Io / 100 ( I = um centésimo do valor referência )

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

����� 2 = 0,3

����� 10 = 1

����� 100 = 2

A tensão elétrica V, a corrente elétrica I ou a pressão P podem ser expressas em decibéis de acordo com a relação:

dB 10o

VV 20 logV

= ⋅

Faixas muito grandes de razões de valores podem ser expressas em decibéis em uma faixa bastante moderada, possibilitando uma melhor visualização dos valores grandes.

Se VdB = 6 dB V é o dobro de Vo ( V = o dobro do valor referência )

Se VdB = 20 dB V é 10 x Vo ( V = dez vezes o valor referência )

Se VdB = – 6 dB V = Vo / 2 ( V = a metade do valor referência )

Se VdB = – 20 dB V é Vo / 10 ( V = um décimo do valor referência )

Se VdB = 40 dB V é 100 x Vo ( V = cem vezes o valor referência )

Se VdB = – 40 dB V é Vo / 100 ( V = um centésimo do valor referência )

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

����� 2 = 0,3

����� 10 = 1

����� 100 = 2

Algumas unidades que não pertencem ao SI, mas são aceitas no SI

O minuto [min] é a uma unidade de tempo. 1 min = 60 s

A hora [h] é a uma unidade de tempo. 1 h = 60 min = 3600 s

O dia [d] é a uma unidade de tempo. 1 h = 24 h = 86 400 s

O grau [ º ] é a uma unidade de ângulo plano. 1° = π/180 rad

O minuto [ ′ ] é a uma unidade de ângulo plano. 1′ = (1/60)° = π/10 800 rad

O segundo [″ ] é a uma unidade de ângulo plano. 1″ = (1/60)′ = π/648 000 rad

O litro [l ou L] é a uma unidade de volume. 1 l = 0,001 m³

O tonelada [t] é a uma unidade de massa. 1 t = 1000 kg

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

iota Y 1024

zeta Z 1021

exa E 1018

peta P 1015

tera T 1012

giga G 109

mega M 106

quilo k 103

hecto h 102

deca da 101

unidade 100

unidade 100 1 unidadedeci d 10 −1 0,1 décimocenti c 10 −2 0,01 centésimomili m 10 −3 0,001 milésimomicro µ 10 −6 milionésimonano n 10 −9

pico p 10 −12

femto f 10 −15

atto a 10 −18

zepto z 10 −21

iocto y 10 −24

Unidades eletromagnéticas e outras unidades (continuação)

Prefixos oficiais do SI (múltiplos e submúltiplos)

Estes prefixos permitem escrever quantidades sem o uso da notação científica, de maneira mais clara para quem trabalha em uma determinadafaixa de valores.

Os Cientistas do Eletromagnetismo

(alguns foram usados de inspiração para batizar unidades elétricas com seus nomes)

Benjamin Franklin(1706-1790, USA)

James Watt(1736-1819, escocês)

Charles Coulomb (1836-1806, francês)

Alessandro Volta(1745-1827, italiano)

André-Marie Ampère(1775-1836, francês)

Georg Simon Ohm (1789-1854, alemão)

Michael Faraday(1791-1867, inglês)

Joseph Henry(1797-1878, USA)

James Prescott Joule(1818-1889, inglês)

James Clerk Maxwell(1831-1879, escocês)

Heinrich Hertz(1857-1894, alemão)

Thomas Edison(1847-1931, USA)

Nikola Tesla(1856-1943, Áustria/Croácia)

Benjamin Franklin (1706-1790, USA)

James Watt (1736-1819, escocês)

Charles Coulomb (1836-1806, francês)

Alessandro Volta (1745-1827, italiano)André-Marie Ampère (1775-1836, francês)

Georg Simon Ohm (1789-1854, alemão)

Michael Faraday (1791-1867, inglês)

Joseph Henry (1797-1878, USA)

James Prescott Joule (1818-1889, inglês)

James Clerk Maxwell (1831-1879, escocês)

Heinrich Hertz (1857-1894, alemão)

Thomas Edison (1847-1931, USA)

Nikola Tesla (1856-1943, Áustria/Croácia)

Cientistas

Potência e Energia

Potência / EnergiaO quilowatt-hora [kWh] é uma unidade de energia elétrica.

[ Um watt-hora é a quantidade de energia necessária para alimentar uma carga com potência de 1 watt durante 1 hora ]

1 Wh = 1 W × 1 h = 1 W × 3.600 s1 kWh = 1.000 Wh = 1 kW × 1 h = 1 kW × 3.600 s1 Wh = 3.600 J [joules]1 kWh = 3,6 × 106 J [joules]1 MWh = 1.000.000 Wh ou 3,6 × 109 J [joules]1 GWh = 109 Wh ou 3,6 × 1012 J [joules]1 TWh = 1012 Wh ou 3,6 × 1015 J [joules]

A conta de energia elétrica é cobrada pelos kWh gastos.

Potência / Energia

Hoje lâmpadas à led de cerca de 15 W podem iluminar tanto quanto as lâmpadas tradicionais incandescentes de 100 W.

Uma lâmpada cuja potência é 100 W consome energia a uma taxa de 100 J/s. Em uma hora consome 360.000 J ou, equivalentemente, 100 Wh. Se ficar acesa durante 10 horas, o consumo será de 1000 Wh ou 1 kWh.

incandescente

ledUma lâmpada à led cuja potência é 10 W consome energia a uma taxa de 10 J/s.Em uma hora consome 36.000 J ou, equivalentemente, 10 Wh. Se ficar acesa durante 10 horas, consumirá 100 Wh ou 0,1 kWh.

100 W × 5 h = 500 Wh = 0,5 kWh

10 W × 50 h = 500 Wh = 0,5 kWh

Potência / Energia Os aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potênciaque consomem.

Potência / Energia Os aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potênciaque consomem.

Secador de cabelo

Potência / Energia Os aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potênciaque consomem.

Os aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potênciaque consomem.

Potência / Energia

Ferro de engomar

Potência / Energia Os aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potênciaque consomem.

Aquecedor elétrico

Potência / EnergiaOs aparelhos elétricos possuem uma plaquinha indicando a potência que consomem.

Se um aparelho de 2000 W ficar ligado durante 15 minutos, o consumo de energia elétrica será:

2000 W × 0,25 h (15 min) = 500 Wh = 0,5 kWh

5 h = 15 min

50 h = 15 min

Fluxo luminoso

O lúmen [lm] é a unidade de ‘fluxo luminoso’ do SI. fluxo luminoso emitido por um ponto luminoso com intensidade de 1 candela480 lm = fluxo luminoso das antigas lâmpadas incandescentes de 40 W470 lm = fluxo luminoso das antigas lâmpadas LED de 6 W

Temperatura termodinâmica / Temperatura de Cor [K]

O kelvin [K] é a unidade de temperatura termodinâmica do SI. é definido de tal modo que o ponto triplo da água é exatamente 273,16 K0 K = zero absoluto0º C = 273,15 K 0º F = 305,15 K

Branco Quente (2700-3500 K): comparável à tonalidade da lâmpada de filamento incandescentetipo bulbo

Branco Neutro (4000-4500 K): comparável às lâmpadas halógenas e de vapor metálico das lojas de varejo

Branco “luz do Dia” (5000-6000 K): usada para melhor reprodução de cores, sendo tipicamente a temperatura de cor do “Sol do meio-dia” em muitas partes do mundo

Branco Frio (6000-7000 K): comparável às lâmpadas fluorescentes e de alta potência (lâmpadas de mercúrio ou vapor metálico) utilizadas em indústrias, comércios e tipicamente nos hospitais, farmácias e drogarias.

Fluxo luminoso [lm] / Temperatura de Cor [K]

Fluxo luminoso [lm] / Temperatura de Cor [K]

Fluxo luminoso [lm] / Temperatura de Cor [K]

Temperatura de cor (Color temperature) [K]

Temperatura de cor (Color temperature) [K]

Temperatura de cor (Color temperature) [K]

European Union energy label (the energy efficiency)

European Union energy label (the energy efficiency)

A eficiência de energia de um aparelho elétrico é medido em termos de classes de energia A+++, A++, A+, B, C, ..., G e expresso numa etiqueta (‘label’) abaixo.

Essa etiqueta (‘label’) também fornece outras informações úteis para os consumidores poderem comparar entre modelos diferentes do mesmo aparelho.

Esta informação também deve aparecer nos catálogos dos produtos e nos websitesdas lojas que comercializam o aparelho.

Essas classes de energiatêm cores associadas.

As informações fornecidas são de acordo com o tipo de aparelho:

• consumo, • eficiência/eficácia, • capacidade, • tamanho do ecrã, e • nível de ruído emitido (‘noise’)• etc.

O nível de barulho/ruído emitido (noise) é descrito em decibel [dB]

Frigoríficos

European Union energy label (the energy efficiency)

Arca frigorífica (freezer)

European Union energy label (the energy efficiency)

Máquina lavar loiça

European Union energy label (the energy efficiency)

Exaustores

European Union energy label (the energy efficiency)

Ar Condicionado portátil

European Union energy label (the energy efficiency)

Televisores (TV)

European Union energy label (the energy efficiency)

Monitores (de computador)

European Union energy label (the energy efficiency)

Felippe de Souzafelippe@ubi.pt

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Departamento de Engenharia Eletromecânica