Potência Elétrica: o que é, fórmula e definição de potência nominal

A potência elétrica é a medida da energia elétrica fornecida ou consumida por um circuito elétrico. Essa grandeza pode ser calculada com base em parâmetros como tensão, corrente e resistência elétrica, sendo expressa em watts (W). Assim, a fórmula para calcular a potência elétrica é P = V.I. Entenda melhor abaixo!

Em um circuito elétrico, é função do gerador converter outras formas de energia em energia potencial elétrica, a qual será fornecida aos elétrons livres do fio condutor.

Essa energia, por sua vez, será convertida em outras formas de energia ao longo do circuito. Por exemplo, quando esses elétrons colidirem com as moléculas do resistor, a energia elétrica será dissipada na forma de calor, em um fenômeno denominado Efeito Joule.

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Mas os resistores não são os únicos componentes capazes de converter essa energia potencial elétrica em outras formas de energia. Podemos ligar nesse circuito, por exemplo, um certo motor, que vai converter essa energia elétrica em energia mecânica, a fim de movimentar uma turbina.

Portanto, vemos que, de modo geral, circuitos elétricos funcionam com base em conversões de energia. Seja de energia elétrica em outra qualquer, ou de alguma energia qualquer em elétrica, conforme ocorre no gerador.

Dessa forma, podemos avaliar o funcionamento de determinado circuito elétrico com base na sua potência elétrica, ou seja, na sua taxa de conversão de energia. Tal qual em outras áreas da física, a potência será dada por:

$$P=\frac{E}{\Delta t}$$

em que E é a energia fornecida pelo gerador durante o intervalo de tempo Δt. Assim como em outras áreas da Física, a unidade da potência no Sistema Internacional é o watt (W).

A potência elétrica, medida em watts (W), representa a energia elétrica fornecida ou convertida por um circuito a cada segundo, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI). Essa medida é essencial para compreender o funcionamento dos dispositivos elétricos. Em termos simples, é a quantidade de trabalho que a eletricidade realiza por unidade de tempo.

A potência elétrica é medida em watts (W) e representa a rapidez com que a energia elétrica está sendo usada. Quanto maior a potência, mais energia elétrica está sendo consumida ou fornecida por um dispositivo elétrico em um determinado período.

Assim, a fórmula da potência elétrica é:

P = V.I

Onde:

• P representa a potência elétrica em watts (W).
• V é a tensão elétrica (ou voltagem) em volts (V).
• I é a corrente elétrica em amperes (A).

Exemplo:

Suponha que temos um dispositivo elétrico, como um secador de cabelo, que opera a uma tensão de 120 volts (V) e consome uma corrente de 10 amperes (A). Vamos calcular a potência elétrica desse secador:

P = V × I 

P = 120 V × 10 A

P = 1200 watts (W)

Portanto, a potência elétrica desse secador de cabelo é de 1200 watts, o que significa que ele consome ou utiliza 1200 joules de energia elétrica a cada segundo em que está ligado. 

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Para calcular a potência elétrica, você pode usar a fórmula básica P = V.I. No entanto, é possível deduzir outras fórmulas úteis relacionadas à potência elétrica a partir desta fórmula e da Lei de Ohm (V = R.I). 

Potência elétrica relacionada à resistência elétrica e à corrente elétrica:

Combinando a Lei de Ohm e a fórmula da potência, podemos relacionar tensão, resistência e potência diretamente:

P = V.I 

V = R.I

Substituindo V da segunda equação na primeira, obtemos:

P = (R.I).I

P = R.(I²)

Dessa forma, a fórmula básica da potência elétrica em relação à resistência e à corrente é:

P=I²R

Onde:

• P é a potência elétrica em watts (W).
• I é a corrente elétrica em amperes (A).
• R é a resistência elétrica em ohms (Ω).

Esta fórmula é usada quando você conhece a corrente elétrica e a resistência de um componente em um circuito e deseja calcular a potência dissipada por esse componente.

Exemplo:

Suponha que tenhamos um aquecedor elétrico que consome uma corrente de 5 amperes (A) e tem uma resistência elétrica de 10 ohms (Ω). Vamos calcular a potência elétrica desse aquecedor:

P = I² × R

P = (5 A)² × 10 Ω

P = 25 A² × 10 Ω

P = 250 watts (W)

Portanto, a potência elétrica desse aquecedor é de 250 watts. Isso significa que o aquecedor converte 250 joules de energia elétrica em calor a cada segundo em que está ligado.

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Potência elétrica relacionada à tensão elétrica e à resistência elétrica:

Começamos com a Lei de Ohm, que relaciona a tensão (V), a corrente (I) e a resistência (R) em um circuito:

V = R.I

Isolando a corrente (I):

I = V / R

Substitua essa expressão na fórmula da potência (P = V.I):

P = V.(V / R)

Simplificando, obtemos:

P = (V²) / R

Essa é a fórmula que nos permite calcular a potência elétrica em termos de tensão e resistência.

P= V²/R

 Onde:

• P é a potência elétrica em watts (W).
• V é a tensão elétrica (ou voltagem) em volts (V).
• R é a resistência elétrica em ohms (Ω).

Esta fórmula é usada quando você conhece a tensão elétrica e a resistência de um componente em um circuito e deseja calcular a potência dissipada por esse componente.

Exemplo:

Suponha que tenhamos um dispositivo elétrico, como um chuveiro elétrico, que opera a uma tensão de 240 volts (V) e tem uma resistência elétrica de 60 ohms (Ω). Vamos calcular a potência elétrica desse chuveiro:

P = V² / R

P = (240 V)² / 60 Ω

P = 57600 V² / 60 Ω

P = 960 watts (W)

Portanto, a potência elétrica desse chuveiro é de 960 watts. Isso significa que o chuveiro converte 960 joules de energia elétrica em calor a cada segundo em que está ligado.

A "Potência Elétrica" e a "Diferença de Potencial" (também conhecida como tensão elétrica) são conceitos relacionados na eletricidade, mas representam aspectos diferentes de um circuito elétrico. 

A potência elétrica é a medida da taxa na qual a energia elétrica está sendo usada, transferida ou transformada em um circuito elétrico em um determinado período de tempo. É expressa em watts (W).

Já a diferença de potencial, também chamada de tensão elétrica, é uma medida da diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos em um circuito. Ela representa o trabalho necessário para que uma carga se desloque de um ponto A para um ponto B, quando imersa em um campo elétrico.

Diferença de potencial, medida em volts (V), é o que faz com que os elétrons se movam de um ponto de maior potencial elétrico (positivo) para um ponto de menor potencial elétrico (negativo) no circuito.

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A energia elétrica é a quantidade total de energia consumida ou fornecida em um determinado período. Ela é medida em joules (J) e está relacionada à quantidade total de trabalho realizado por uma corrente elétrica ao longo do tempo. Para calcular a energia elétrica, você precisa levar em consideração a potência elétrica e o tempo durante o qual essa potência é mantida.

Para calcular a energia elétrica com base na potência elétrica, você pode usar a seguinte fórmula:

E = P.t

Onde:

• E é a energia elétrica em joules (J).
• P é a potência elétrica em watts (W).
• t é o tempo em segundos (s) durante o qual a potência é mantida.

Exemplo:

Se você tiver uma lâmpada de 100 watts ligada por 3.600 segundos (1 hora), o cálculo da energia elétrica será:

E = 100W×3.600s = 3 60.000J

Isso significa que a lâmpada consumiu 360.000 joules de energia elétrica durante uma hora de uso.

De modo geral, todo eletrodoméstico tem a ele associado um valor chamado de tensão nominal. Trata-se da diferença de potencial para a qual o aparelho foi fabricado para suportar.

Por isso é comum ouvirmos frases como “queria ligar o microondas, mas ele é 110V e a tomada aqui é 220 V”. Nesse caso, 110 V é a tensão nominal desse microondas e, caso ligássemos ele numa rede elétrica de tensão superior a 110 V, ele estaria sendo submetido a maior voltagem do que ele foi fabricado para suportar e, provavelmente, seria danificado.

Caso fosse submetido a uma tensão inferior a 110 V, ele não sofreria danos, mas ele seria subutilizado, visto que poderia converter mais energia do que está convertendo.

Dessa forma, ao utilizarmos uma tensão inferior à nominal, a potência elétrica do aparelho seria baixa. A potência dissipada quando submetido à tensão nominal é denominada potência nominal.

É relativamente comum em vestibulares o seguinte problema: o enunciado nos fornece a tensão e a potência nominal de determinado equipamento e pergunta qual potência ele dissiparia caso fosse submetido a uma outra tensão, que não a nominal.

Para resolver esses exercícios, devemos nos atentar ao seguinte fato: a resistência elétrica deste equipamento depende, principalmente, do material de que ele é feito e da sua geometria (formato), não dependendo da tensão a que está sendo submetido. Relembrando a equação 3 de potência elétrica, que vimos anteriormente:

$$P=\frac{U^2}{R}\to R=\frac{U^2}{P}$$

Logo, para uma tensão qualquer U, a potência dissipada P será tal que:

$$\frac{U_{nom^2}}{P_{nom}}=\frac{U^2}{P}$$

Fórmulas

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