Acad 3 Eletricidade Aplicada Produção Aula 01a10 Pag 96 224

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Esses elétrons acabam circulando de um átomo para outro através do material Então, no interior de uma substância há, à temperatura ambiente, um movimento desordenado dos elétrons. + + ++ + Líquido + íons elétrons livres + Gás Sólido Corrente Elétrica Chama-se corrente elétrica ao movimento ordenado de cargas elétricas através de um meio condutor, em uma determinada direção. INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) ∆Q i= ∆t ∆Q = carga elétrica (coulombs) ∆t = tempo (s) Unidade: c/s = Ampére (A) A intensidade de corrente elétrica ( i ), é dada pela quantidade de carga ∆q que passa durante um tempo (∆t) através de uma secção transversal de um condutor. i A INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) i = lim ∆t → 0 ∆q dq = ∆t dt t De acordo com esta definição a corrente elétrica expressa a ∫ dq = ∫0 idt t taxa de variação da carga em q = ∫ idt função do tempo. 0 A intensidade de corrente será tanto maior quanto maior for o número de elétrons que passam pela seção do condutor. INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) Exemplo: Na seção transversal de um condutor passa uma quantidade de carga elétrica ∆Q = 8 . 10-4 C no intervalo de tempo ∆t = 2 . 10-2 s. Determine a intensidade da corrente elétrica que atravessa o condutor. Resolução: A intensidade da corrente elétrica é dada por: i = ∆Q / ∆t i = 8.10-4/2.10-2 i = 4.10-2A INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) Exemplo: Suponha que a corrente que passa por uma lâmpada para acendê-la é i = 4t (A). A carga total que entra na lâmpada no intervalo de tempo entre t = 0 e t = 3 é dada por 3 2 3 4t q = ∫ 4tdt = 2 0 q = 18C = 2(3 − 0 ) 2 0 2 Múltiplos e sub-múltiplos da corrente elétrica Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores muito baixos, os submúltiplos. GA Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda MA kA A mA µA nA Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita Múltiplos e sub-múltiplos da corrente elétrica 23 mA = 0,023 A 62,5 mA = 0,0625 A 0,2 kA = 200 A 6,6 kA = 6600 A Tensão Elétrica Para que uma carga seja movida em um campo elétrico é necessário que um trabalho seja realizado sobre ela. Se o trabalho de 1J é exigido para mover uma carga de 1C da posição A até a posição B, então dizemos que a posição B está no potencial de 1 volt em relação à posição A. Tensão Elétrica Esse campo elétrico ou diferença de potencial (ddp) entre os extremos desse condutor é chamada de tensão elétrica e é, normalmente, produzida por uma pilha, bateria, gerador elétrico ou uma simples tomada. Tensão Elétrica TEMOS UMA DIFERENÇA DE NÍVEL D’ÁGUA Se abrirmos o registro ...NÃO HÁ MAIS DESNÍVEL. E , PORTANTO, A ÁGUA PÁRA DE FLUIR Tensão Elétrica •Para termos um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão); para que uma pedra se desloque é preciso que haja uma diferença de posição (potencial) entre o início e o fim do movimento. •O mesmo acontece com os elétrons. •Para que eles se movimentem, é necessário termos uma diferença de potencial elétrica (ddp) ou tensão elétrica, ou seja, é necessário executar um trabalho W (J) sobre as cargas elétricas Q (C). • Tensão elétrica ou ddp = W/Q (V) Potencial Elétrico Do mesmo modo que foi definido o campo elétrico, o potencial é uma propriedade do ponto P do espaço que rodeia a carga Q. Definimos potencial V como a energia potencial da unidade de carga positiva imaginariamente situada em P, V=Ep /q. Para levar uma carga de um ponto A até um ponto B é preciso uma diferença de potencial (ddp) V = VA – VB que é medida em Volts (V) Tensão Elétrica •Para termos um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão); para que uma pedra se desloque é preciso que haja uma diferença de posição (potencial) entre o início e o fim do movimento. •O mesmo acontece com os elétrons. A B VA = Potencial em A VB = Potencial em B Tensão Elétrica Para que uma carga seja movida em um campo elétrico é necessário que um trabalho seja realizado sobre ela. Se o trabalho de 1J é exigido para mover uma carga de 1C da posição A até a posição B, então dizemos que a posição B está no potencial de 1 volt em relação à posição A. Tensão Elétrica Potencial elétrico O potencial em um ponto de um campo elétrico, devido a uma carga “Q”, é então: • A energia potencial elétrica por unidade de carga colocada no ponto. • E , é a energia potencial elétrica da carga q no ponto P. E ( Joule ) V= q ⇒ (Coulomb) ⇒ [Volt ] (V). Fonte de tensão: Uma bateria que talvez você conheça bem é a de automóveis. Embora hoje em dia existam vários tipos, a mais comum é a de "ácidochumbo", formada por seis pilhas elétricas, gerando no total, 12 V (2 V por pilha ou célula). Fonte de tensão: Uma bateria ou pilha elétrica cria uma diferença de potencial entre dois pontos A e B ligados a ela. ddp =(VA – VB) V A + V B Bateria é um exemplo de Gerador elétrico Símbolo de uma bateria Pólo positivo é o pólo de maior potencial (VA) Pólo negativo é o pólo de menor potencial (VB) + Com os terminais abertos as cargas elétricas no interior da bateria e na carga se movimentam em todas as direções. Porém, não temos corrente elétrica. Quando os terminais são conectados à carga, surge uma corrente elétrica. + E i ddp =(VA – VB) Corrente elétrica é o movimento ordenado de elétrons Fonte de tensão: i E Sentido real da corrente + - SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA E Sentido convencional da corrente + - Tensão Elétrica Múltiplos e Submúltiplos Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores muito baixos, os submúltiplos. GV MV Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita kV V mV µV nV Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda Tensão Elétrica •13,8 kV = 13.800 V •34,5 kV = 34.500 V • 220 V = 0,22 kV • 127 V = 0,127 kV Tensão Elétrica Fontes de Tensão 1Ah = 3600C : capacidade de fornecer 1A durante 1 hora Fonte de tensão: A lâmpada recebe energia da pilha; os elétrons começam a fluir do ânodo, através da conexão externa da lâmpada, e chegam ao catodo. Com a utilização da pilha, a sua tensão diminui, já que o anodo e o cátodo fazem trocas eletroquímicas até que o ânodo não possa liberar elétrons e o cátodo não possa recebê-los. Tensão Elétrica Em quase todos os dispositivos que usam baterias ou pilhas, não é usada apenas uma célula por vez. Pode-se agrupá-las em série para aumentar a tensão, ou em paralelo para maiores correntes. Em um arranjo série, as tensões se somam. Num arranjo em paralelo, as correntes se somam: Circuito Elétrico Para que os elétrons saiam da fonte de tensão e sejam entregues à uma carga (por exemplo, uma lâmpada), é necessário existir um caminho fechado entre a fonte e a carga. GERADOR Orienta o movimento dos elétrons CONDUTOR Assegura a transmissão da corrente elétrica. CARGA Utiliza a corrente elétrica (transforma em trabalho) Fonte de tensão: Uma pilha transforma energia química em energia elétrica. Para relacionar a energia que o gerador fornece à carga elétrica com essa carga, define-se uma grandeza característica dos geradores, chamada força eletromotriz – f.e.m. que se apresenta nos terminais de um gerador quando não há corrente. Fonte de tensão: Em geral se representa a força eletromotriz pela letra ε (ou E ou ainda e), ou pelas iniciais f.e.m. Sendo W a energia que o gerador fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante o mesmo tempo, temos, por definição: E = W/Q (V) Circuito Elétrico Para que os elétrons saiam da fonte de tensão e sejam entregues à uma carga (por exemplo, uma lâmpada), é necessário existir um caminho fechado entre a fonte e a carga. GERADOR Orienta o movimento dos elétrons CONDUTOR Assegura a transmissão da corrente elétrica. CARGA Utiliza a corrente elétrica (transforma em trabalho) Circuito Elétrico Introduzimos um interruptor Gerador para abrir e fechar o circuito Carga Circuito Elétrico CIRCUITO Gerador ABERTO Carga Circuito Elétrico Gerador Carga FECHADO Circuito Elétrico i Para que haja corrente elétrica é necessário que o circuito esteja fechado. Gerador Carga Circuito Elétrico Curto Circuito Tipos de fornecimento de energia Níveis de Tensão de Transmissão e Distribuição e Normas Pertinentes Medição de corrente elétrica Para sabermos qual a intensidade de corrente elétrica que passa por um trecho de um circuito elétrico utilizamos um instrumento de medidas chamado amperímetro. Filamento A Medição de corrente elétrica Para sabermos qual a corrente que passa por um condutor ou carga utilizamos um instrumento A chamado Amperímetro. A O amperímetro deve ser ligado em série com a carga, isto é, a corrente da carga deve ser a mesma que passa pelo instrumento. Medição de corrente elétrica Um amperímetro ideal tem uma resistência nula, para que, quando for inserido em série no circuito, não o altere. Seletor de escala em CC. Seletor de escala em CA. Cuidados na utilização do amperímetro •A graduação máxima da escala maior que a corrente medida •A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala (analógico) 10 0 A •Ajustar o zero (sempre na ausência de corrente) (analógico) • Ligar o instrumento com o circuito desenergizado •Não mudar a posição de utilização do aparelho Cuidados na utilização do amperímetro •Evitar choques mecânicos Efeitos fisiológicos da corrente elétrica Corrente elétrica (A) 10-3 aa10-2 1mA 10mA 10mA 10-2 aa10-1 100mA 100mA 10-1 aa2x10-1 200mA Efeitos fisiológicos Princípio da sensação de choque Ponto em que um estímulo é suficiente para produzir um efeito doloroso; paralisia muscular, dor severa dificuldade respiratória; parada cardíaca Fibrilação ventricular normalmente fatal se não houver intervenção 200mA 2x10-1 aa 11A Parada cardíaca, recuperação possível desde que o choque seja terminado antes da morte 1A1 aa1010A Queimaduras graves e não fatais, a menos que os órgãos vitais tenham sido atingidos Medição de tensão elétrica Para sabermos qual a ddp ou tensão elétrica entre dois pontos de um circuito elétrico utilizamos um instrumento de medidas chamado voltímetro. V V O voltímetro deve ser ligado em paralelo com a carga ou com a fonte, isto é entre os terminais das mesmas. Cuidados na utilização do voltímetro 10 0 V •A graduação máxima da escala maior que a tensão medida •A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala (analógico) •Ajustar o zero (sempre na ausência de tensão) (analógico) •Não mudar a posição de utilização do aparelho Cuidados na utilização do voltímetro •Evitar choques mecânicos Tipos de Fontes Fonte de tensão ideal - A tensão gerada em seus terminais é independente da corrente que a fonte fornece. 3A 12V 2A 10V Fonte de corrente ideal - A corrente fornecida é independente da tensão em seus terminais. Tipos de Fontes A tensão sobre um bipolo será representada por v ou V, e usada a convenção de polaridade (+) e (-). O terminal A é v Volts positivo em relação ao terminal B. A está num potencial v Volts acima do terminal B. B está num potencial v Volts abaixo do terminal A. Exemplos Tipos de Fontes A está a 5 volts do do terminal B VAB = 5v B está a - 5 volts terminal A VBA = -5v Os exemplos representam a mesma tensão. Temos VAB = -VBA Tipos de Fontes Para sabermos se a energia é fornecida pela fonte ao elemento ou por ele ao restante do circuito, temos que identificar a polaridade da tensão e o sentido da corrente que atravessa o mesmo. O elemento está absorvendo energia. Uma corrente positiva entra no terminal positivo Uma corrente positiva entra no terminal negativo. O elemento está entregando energia Uma corrente positiva entra no terminal negativo. O elemento está entregando energia RESISTÊNCIA ELÉTRICA George Simon Ohm experimentando diferentes espessuras e comprimentos de fios, acabou descobrindo relações matemáticas extremamente simples envolvendo essas dimensões e as grandezas elétricas. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Inicialmente, verificou que a intensidade da corrente era diretamente proporcional à área da seção do fio e inversamente proporcional a seu comprimento. Com isso, Ohm pôde definir um novo conceito: o de resistência elétrica. O que significa resistência elétrica? Os elétrons livre que fluem ao longo do fio ou cabo elétrico tem de passar por entre os átomos que o compõe, chocando-se constantemente com eles. Desse modo, o fluxo de elétrons é brecado pela resistência que os átomos opõem à sua passagem. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Comparando as correntes ao aplicarmos a mesma tensão em duas lâmpadas diferentes... 100 V 0,5 A V A RESISTÊNCIA ELÉTRICA 100 V 0,5 A 100 V V A RESISTÊNCIA ELÉTRICA 100 V 0,5 A 1A 100 V V A RESISTÊNCIA ELÉTRICA Verificamos que as duas cargas oferecem oposições ou resistências diferentes à passagem da corrente elétrica através delas. 100 V 0,5 A 100 V V 100 V 1A A RESISTÊNCIA ELÉTRICA A oposição oferecida à passagem da corrente elétrica chamamos de Resistência Elétrica 100 V 0,5 A 100 V 1,0 A A 1ª lâmpada possui maior RESISTÊNCIA ELÉTRICA. A 2ª lâmpada possui menor RESISTÊNCIA ELÉTRICA. RESISTÊNCIA ELÉTRICA Todas as cargas possuem, então, uma resistência elétrica que representaremos assim: Se a resistência tem valor desprezível como a de um fio, por exemplo, ela é representada por uma linha contínua: RESISTÊNCIA ELÉTRICA •Resistência elétrica é a oposição oferecida à passagem da corrente elétrica •SÍMBOLO - R •UNIDADE - OHM (Ω) 1 ohm é a resistência que permite a passagem de 1 ampère quando submetida a tensão de 1 volt RESISTÊNCIA ELÉTRICA •Resistores são componentes usados para dificultar a passagem da corrente elétrica e diminuir a tensão em vários pontos de um circuito elétro-eletrônico. •Em alguns tipos este valor já vem indicado direto no corpo em forma de número. Porém a maioria usa um sistema de anéis coloridos para indicar o valor, conforme visto abaixo: RESISTÊNCIA ELÉTRICA RESISTÊNCIA ELÉTRICA Para valores elevados ou pequenos usamos múltiplos e submúltiplos do ohm: Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita GΩ MΩ kΩ Ω mΩ µΩ nΩ Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda RESISTÊNCIA ELÉTRICA Aparelho de medida da resistência elétrica •Ohmímetro... ...ligado aos terminais da resistência. R Ω RESISTÊNCIA ELÉTRICA Cuidados na utilização do ohmímetro 10 0 Ω •A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala •Ajuste do zero (curto-circuitar os terminais) •Obedecer a posição de utilização indicada no aparelho RESISTÊNCIA ELÉTRICA Cuidados na utilização do ohmímetro Evitar choques mecânicos RESISTOR Dispositivo que transforma energia elétrica em energia térmica. SÍMBOLO R 1ª. LEI DE OHM unidade: volt (V) RESISTÊNCIA DO RESISTOR V V R= i i = k .V Unidade: Ohm E - + Símbolo: Ω A intensidade da corrente elétrica que percorre um condutor ou carga é diretamente proporcional à ddp que a ocasionou. A razão entre a ddp nos extremos do condutor e a corrente elétrica estabelecida nele é igual à sua resistência elétrica. 1ª Lei de OHM Mantendo-se constante a temperatura do resistor, sua resistência elétrica permanecerá constante. Resistor ôhmico α tg α = R 2ª LEI DE OHM L L A A unidade: ohm (Ω Ω) (característica do material de que é feito o fio) Cu = 0,0172 Ω.m2/m Al = 0,0283 Ω.m2/m 2ª LEI DE OHM Resistividade do material (ohm.m) 2ª LEI DE OHM A resistência elétrica aumenta com a resistividade do material, com o aumento do seu comprimento e com a diminuição da sua seção transversal. POTÊNCIA ELÉTRICA Potência é a quantidade de trabalho (ou energia) efetuado na unidade de tempo e é esse trabalho, realizado dentro de um tempo determinado, que representa a potência elétrica. É então a grandeza que mede a rapidez com que a energia elétrica é transformada em outra forma de energia POTÊNCIA ELÉTRICA Chama-se Efeito Joule o fenômeno de transformação da energia elétrica em calor, isso ocorre devido ao choque dos elétrons da corrente com os elétrons do material de que é feito o condutor. POTÊNCIA ELÉTRICA Para aquecer um ferro elétrico, um chuveiro uma torradeira, um secador elétrico ou quando uma lâmpada é ligada e se aquece com o tempo temos energia elétrica sendo transformada em calor. Observe que os objetos acima são na verdade resistores, pois é através deles que todo esse processo acontece. POTÊNCIA ELÉTRICA POTÊNCIA ELÉTRICA POTÊNCIA ELÉTRICA POTÊNCIA ELÉTRICA POTÊNCIA ELÉTRICA Símbolo: S POTÊNCIA ELÉTRICA Para valores elevados ou pequenos usamos múltiplos e submúltiplos do VA: Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita GVA MVA kVA VA mVA µVA nVA Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda POTÊNCIA ELÉTRICA P Q S S=P+Q ϕ Q P cos ϕ = Q O cosseno do ângulo ϕ, razão entre as potências ativa e a aparente, é chamado de fator de potência e representa o quanto da potência aparente ou total é, efetivamente, transformada em trabalho. (se cos ϕ = 1, toda a potência absorvida da fonte é transformada em trabalho = chuveiro) P POTÊNCIA ELÉTRICA A razão na qual um corpo absorve ou produz energia (W - Joule) é a potência absorvida ou produzida por este corpo, também chamada de potência ativa. Se 1 Joule (1J) de energia é absorvido ou liberado numa taxa constante durante 1 s, a potência correspondente é de 1Watt (1W). POTÊNCIA ELÉTRICA Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre uma transformação de Energia Elétrica em Energia Térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889). POTÊNCIA ELÉTRICA Esse fenômeno ocorre devido o encontro dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons sofrem colisões com átomos do condutor, parte da energia cinética (energia de movimento) do elétron é transferida para o átomo aumentando seu estado de agitação, conseqüentemente sua temperatura. Assim, a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor). POTÊNCIA ELÉTRICA , kW, MW, GW, TW POTÊNCIA ELÉTRICA Para valores elevados ou pequenos usamos múltiplos e submúltiplos do watt: Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita GW MW kW W mW µW nw Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda POTÊNCIA ELÉTRICA , kvar, Mvar, Gvar POTÊNCIA ELÉTRICA Para valores elevados ou pequenos usamos múltiplos e submúltiplos do var: Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita Gvar Mvar kvar var mvar µvar nvar Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda POTÊNCIA ELÉTRICA •Assim, as cargas elétricas possuem a capacidade de produzir trabalho. •A capacidade de produzir trabalho de uma carga elétrica é expressa em Watts • Capacidade de produzir trabalho de 100 W se for ligada a uma fonte de 127 V POTÊNCIA ELÉTRICA Observemos o brilho das lâmpadas 60 W 220 V 100 W POTÊNCIA ELÉTRICA A potência depende de outras grandezas •R - Resistência •V - Tensão •I - Corrente •Aplicando a tensão V na resistência R circula a corrente I. O trabalho de 1J é necessário para mover a carga de 1C através da resistência. Assim temos: P = V x I = R x I2 = V2/R ∆E = V∆Q ∆E ∆q lim = lim V ⋅ ∆t →0 ∆t ∆t → 0 ∆t dE dq =V ⋅ = V ⋅i dt dt dE P= = V ⋅i dt •SÍMBOLO - W •UNIDADE - Watt POTÊNCIA ELÉTRICA P V I POTÊNCIA ELÉTRICA Para medir indiretamente a potência utilizamos um voltímetro e um amperímetro V A •P=100 x 2 = 200W POTÊNCIA ELÉTRICA Mas, um só instrumento é capaz de fazer essa medição 200 W O WATTÍMETRO W A leitura do wattímetro é igual ao produto V x I POTÊNCIA ELÉTRICA BOBINA DE CORRENTE Constituição do wattímetro LIGADA EM SÉRIE BOBINA DE TENSÃO LIGADA EM PARALELO POTÊNCIA ELÉTRICA CV e HP Quando se fala em potência de motores, elétricos ou à combustão, essa potência é expressa em cavalos-vapor (cv) ou horsepower (HP). Cavalo-vapor é a unidade derivada de horsepower unidade de potência do sistema inglês. 1 CV ≅ 0,986HP ≅ 736W e 1 HP ≅ 1,01CV e 1CV ≅ 746W TABELA LEI DE OHM ENERGIA ELÉTRICA Como toda Energia, a energia elétrica é a propriedade de um sistema elétrico que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. O que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica se, no fenômeno descrito, a eletricidade realiza trabalho por meio de cargas elétricas. ENERGIA ELÉTRICA A Energia Elétrica pode ser um subproduto de outras formas de Energia, como a potencial, a cinética, a mecânica e a química. Através de turbinas e geradores ou pilhas e bateriais podemos transformar estas formas de energia em eletricidade. ENERGIA ELÉTRICA A Energia Elétrica também pode ser transformada por meio de equipamentos em outras formas de energia, como por exemplo, energia térmica por Efeito Joule que é definido como sendo o fenômeno onde um condutor é percorrido por corrente elétrica transformando Energia Elétrica em Energia Térmica (calor). ENERGIA ELÉTRICA Potência e Energia são duas medidas distintas, pois energia está relacionada ao tempo. Sendo o watt a unidade de potência, um watt usado durante um segundo é igual ao trabalho de um joule, ou um watt é um joule por segundo. O quilowatt-hora (kWh) é uma unidade comumente usada para designar grandes quantidades de energia elétrica ou trabalho. A energia elétrica pode ser calculada por: E = P xt kWh = kW x h ENERGIA ELÉTRICA Nos aparelhos a potência vem escrita em Watts(W), mas para o cálculo precisamos dela em kilowatts (kW). Então deveremos dividir o valor por mil. Por exemplo, um chuveiro com a potência de 5400 watts terá o valor de 5,4 kW. ENERGIA ELÉTRICA Já o tempo deve ser em horas, então, se o consumo for em minutos este deverá ser multiplicado por 1/60 = 0,016666666. Exemplo de cálculo: um aquecedor de 5200 watts permaneceu ligado durante 15 minutos. Qual a energia consumida? P = 5,2 kW t = 0,25 h E=Pxt E = 5,2 kW x 0,25 h E = 1,3 kWh ENERGIA ELÉTRICA Exemplo: A conta de energia de uma residência de classe média, registrou um consumo de 372 kWh e incluindo impostos, um custo de R$ 110,70, isto é: 1 kWh custa R$ 0,297/kWh. Nela residem 6 pessoas que levam no banho, 10 minutos cada, isto é, 60 min ou 1h por dia. Exemplo: Que quantidade de energia é liberada em 2 h por um gerador que fornece 10 kW? ENERGIA ELÉTRICA O chuveiro elétrico de uma casa tem uma potência de 5400 W e fica ligado, em média, uma hora por dia. Se o custo do kilowatthora é de 0,297 e a conta mensal de energia é de R$111,86, qual o gasto de energia diário com banho? O consumo de energia diário será de 5400W x 1h = 5400 Wh ou 5,4 kWh, e o custo diário será de 5,4 x 0,297 , isto é R$ 1,60 / dia. Considerando um mês de 30 dias: R$ 48,10/mês 43% da conta de energia é devido ao uso do chuveiro elétrico! ENERGIA ELÉTRICA A unidade de energia utilizada pelas concessionárias de energia elétrica é o kilowatt-hora (kWh). a) A quantos joules corresponde 1kWh ? b) Um aparelho de televisão em cores que consome 75W fica ligado das 19h até às 23h. Qual o total de energia elétrica que isso representa em kWh e em MJ? ENERGIA ELÉTRICA Uma bateria de automóvel de 12V é avaliada de acordo com a sua capacidade em ampère-hora . Uma bateria de 70Ah, por exemplo, a uma taxa de descarga de 3,5A tem uma vida de 20h. a)Considerando que a tensão permaneça constante qual a energia e a potência entregues em uma descarga completa da bateria? 3,5(A)x12(V) = 42W; (42J/s)(3600s/h)(20h)=3,02J b) Repita o exercício para uma taxa de descarga de 7,0A em 10h? (7A)(12V)=84W; (84J/s)(3600s/h)(10h) =3,02J O relógio de luz O que comumente chamamos de relógio da luz é na verdade um medidor da energia elétrica consumida na instalação onde é colocado. Como ler o medidor e acompanhar o consumo O medidor é composto por quatro relógios. A leitura é iniciada pelo primeiro deles, localizado à direita de quem o lê. O ponteiro gira no sentido do menor para o maior algarismo. Ao fazer a leitura lêem-se os reloginhos da esquerda para a direita. A leitura corresponde sempre ao último número ultrapassado pelo ponteiro no seu sentido de rotação. Observe que o 1º e o 3º relógios giram no sentido anti-horário, enquanto o 2º e o 4º giram no sentido horário. Por exemplo , suponhamos que num dado instante, os reloginhos apresentem o seguinte aspecto: kWh A leitura é então: 4.627kWh Essa leitura em si não tem valor significativo. O que interessa é a diferença entre duas leituras consecutivas, a qual indica o consumo. Geralmente as leituras são feitas no intervalo de um mês. Por exemplo se a leitura do mês anterior foi de 5.273kWh, o consumo no período corresponde à diferença: consumo = 5.273 – 4.627 = 646kWh A “conta de luz” A conta de luz fornecida num período de tempo, geralmente, de um mês marca o consumo medido pela diferença de leituras e é expresso em kWh. Observe o preço do kWh (0,684134 CEMIG, 0,53556 CPFL já com os impostos) e é possível analisar o consumo de energia elétrica nos diversos meses anteriores. Ex.: Leitura 646kWh x Valor kWh 0,53556 = R$345,97 • Exercício 1: Qual a Energia transferida ao bipolo X durante o intervalo de tempo 0 a 10s dado que a potência [p(t)=v(t)i(t)] é a descrita pelo gráfico abaixo. Exercício 2: Considerando que o valor do kWh seja R$ 0,20 e supondo que uma lâmpada de 60 W incandescente custe R$ 2,00 e uma lâmpada eletrônica similar de 15 W custe R$ 7,00, qual o tempo necessário para pagar o investimento em uma lâmpada eletrônica se ela ficar acesa 6 horas por dia? Resp. Aproximadamente 3 meses , kVAr, MVAr, etc. Q Q(Var) S(VA) P(WATT) Outras unidades: kVar e MVar kW e MW kVA e MVA (cosϕ) cosϕ = fator de potência = P S cosϕ Para as indústrias a norma ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas e a ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica determinam que o fator de potência não pode ser menor que 0,92 sob pena de multa ao consumidor. cosϕ cosϕ=0,8 cosϕ=1,0 Nos projetos de instalações elétricas residenciais e prediais, até há pouco tempo, não era levada em conta a influência da potência aparente absorvida da rede elétrica pelas cargas instaladas, haja vista sua insignificância. Porém,ultimamente, e principalmente devido ao uso de lâmpadas compactas, fornos micro-ondas e outros tipos de eletrodomésticos que absorvem potência reativa, faz-se necessário ter atenção a essa parcela da potência total. “Por enquanto”, o consumidor residencial não está sendo cobrado pelo consumo de energia reativa.