Potência Elétrica

A potência elétrica é uma grandeza física associada à corrente elétrica, que mede a energia elétrica consumida pelo recetor e transformada noutra ou noutras energias, por unidade de tempo.

O símbolo da potência elétrica é P.

A unidade SI da potência elétrica é o watt ( W ).

A potência elétrica mede-se com um wattímetro.

wattímetro

Como se calcula a potência elétrica:

                                                     P = E
                                                            t

P --> potência elétrica

E --> energia elétrica

t -->tempo



                                                        OU
                                                         

                                               

        

                                                                  

                                                      P = U x I

P --> potência elétrica

U --> diferença de potencial

I --> intensidade da corrente

Energia Elétrica

A energia elétrica é uma grandeza física associada à corrente elétrica que fornece energia para os recetores elétricos funcionarem.

A energia elétrica, E, mede-se com os contadores de eletricidade.

A unidade prática de medida é o quillowatt-hora, símbolo kWh.

A unidade SI é o joule ( J ).

contadores de eletricidade

A energia elétrica consumida por um recetor relaciona-se com a intensidade da corrente, a diferença de potencial e o tempo de funcionamento.

                                                          E = U x I x t

E --> energia elétrica

U --> diferença de potencial

I --> intensidade da corrente

t --> tempo de funcionamento

Reóstatos

São resistências variáveis cujo funcionamento se baseia na variação da resistência dos condutores com o seu comprimento.

reóstato

Lei de Ohm

A Lei de Ohm diz que a diferença de potencial nos terminais de qualquer condutor metálico filiforme e homogéneo, a temperatura constante, é diretamente proporcional à intensidade da corrente que o percorre.

                              U  = constante         (a temperatura constante)
                               I



Condutores óhmicos:

- têm resistência constante;
- obedecem à lei de Ohm;
- a representação gráfica de U em função de I é uma linha reta que passa pela origem dos eixos coordenados.


Condutores não óhmicos:

- a resistência varia;
- não obedecem à lei de Ohm;
- na representação gráfica formam uma linha curva.

Grande comprimento e pequena espessura <----> Grande resistência

Pequeno comprimento e grande espessura <----> Pequena resistência

Resistência Elétrica

A resistência elétrica relaciona-se com a oposição que os condutores oferecem à passagem da corrente elétrica.



Resistência grande <----> Condutor conduz mal

Resistência pequena <----> Condutor conduz bem




A resistência elétrica é uma grandeza física que caracteriza os condutores elétricos. Representa-se por R.

A unidade SI de resistência elétrica chama-se ohm e simboliza-se por Ω (letra grega ómega).



R menor <----> I maior

R maior <----> I menor



Há aparelhos chamados ohmímetros que medem a resistência dos condutores, quando não estão em funcionamento num circuito elétrico.

ohmímetro

A medição da resistência elétrica de condutores em funcionamento nos circuitos faz-se por um processo indireto, sendo necessário:

- medir a intensidade da corrente no circuito onde está instalado o condutor, com um amperímetro;

- medir a diferença de potencial nos terminais do condutor, com um voltímetro.



O valor da resistência calcula-se através do quociente entre os valores da diferença de potencial indicada no voltímetro e da intensidade da corrente indicada no amperímetro.

R --> resistência elétrica
V --> diferença de potencial
I --> intensidade da corrente

Intensidade da Corrente

A intensidade da corrente é outra grandeza física que caracteriza a corrente elétrica. Representa-se pela letra l.

A intensidade da corrente nos condutores metálicos e na grafite relaciona-se com o número de eletrões que passa numa secção reta do circuito por unidade de tempo.

O ampere, símbolo A, é a unidade de SI de intensidade da corrente.

A intensidade da corrente elétrica mede-se com aparelhos chamados amperímetros e instalam-se nos circuitos em série.

amperímetro

Circuitos com recetores instalados em série:

A intensidade da corrente é igual em todos os recetores: I1 = I2 = ...

Circuitos com recetores instalados em paralelo: 

A intensidade da corrente no ramo principal é igual à soma das intensidades da corrente que percorre as várias ramificações: Iramo principal = I1 + I2 + ...

Diferença de Potencial

A diferença de potencial de uma fonte de energia relaciona-se com a energia que fornece à unidade de carga elétrica que atravessa o circuito.

A diferença de potencial representa-se por U ou V. É habitual escrever abreviadamente d.d.p. quando nos referimos à diferença de potencial.

A Unidade SI desta grandeza é o volt, símbolo V.


A diferença de potencial mede-se com aparelhos chamados voltímetros que se instalam em paralelo.

voltímetro

Circuitos com recetores instalados em série:

A diferença de potencial nos terminais do conjunto dos recetores é igual à soma das diferenças de potencial nos terminais de cada recetor:  Usérie = U1 + U2 + ...

Circuitos com recetores instalados em paralelo:

A diferença de potencial é igual nos terminais de todos os recetores: Uparalelo = U1 = U2 = ...

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é um movimento orientado de partículas com carga elétrica.


Bons condutores elétricos: são todos os materiais através dos quais a corrente elétrica passa; também são chamados apenas condutores elétricos.

Maus condutores elétricos: são os materiais através dos quais a corrente elétrica não passa; também se lhes chama isoladores.



A corrente elétrica nos metais, mas ligas metálicas e na grafite, é um movimento orientado de eletrões livres.

A corrente elétrica nas soluções condutoras, é um movimento orientado de iões positivos, num sentido, e iões negativos, em sentido oposto.

Tipos de corrente elétrica:

- corrente elétrica contínua

• é representada por DC ou = 
• esta corrente elétrica não muda de sentido

- corrente elétrica alternada

• é representada por AC ou ~ 
• esta corrente elétrica muda de sentido

Sentidos da corrente elétrica:


- sentido convencional - o sentido da corrente elétrica nos circuitos é do pólo positivo da fonte de energia para o pólo negativo.


- sentido real - é o sentido do movimento real dos eletrões, que circula do pólo negativo da fonte de energia para o pólo positivo.

Tipos de Instalação de Circuitos

- em série:

• Num circuito com duas lâmpadas em série, uma é ligada a seguir à outra, existindo um só caminho para a corrente elétrica.

esquema do circuito em série

- em paralelo:

• Num circuito com duas lâmpadas em paralelo, cada uma é instalada numa ramificação diferente, existindo, assim, mais do que um caminho para a corrente elétrica. Há um ponto chamado nó, onde a corrente do ramo principal se divide pelas duas ramificações, e outro nó onde a corrente se junta de novo.

esquema do circuito em paralelo

Circuitos Elétricos

Os aparelhos elétricos só funcionam quando os ligamos convenientemente a uma fonte de energia elétrica.
Durante o seu funcionamento, os aparelhos elétricos recebem energia elétrica que transformam noutros tipos de energia. Por isso se chamam recetores de energia elétrica.


Algumas fontes de energia elétrica:

tomadas

                                         

pilhas

    

             


Alguns recetores de energia elétrica:

lâmpadas

                   

   



Quando se liga convenientemente um recetor a uma fonte de energia elétrica diz-se que se estabelce um circuito elétrico fechado.

• Todos os dispositivos elétricos têm dois terminais.

          Nas pilhas, os terminais chamam-se pólos, sendo o pólo positivo assinalado por + e o pólo negativo por - ,

• Há dispositivos chamados interruptores que permitem ligar e desligar os recetores. Os interruptores também têm dois terminais.

          Quando o interruptor está aberto, o circuito está interrompido: a corrente elétrica está desligada.

          Quando o interruptor está fechado, o circuito não está interrompido: a corrente elétrica está ligada.

terminais dos dispositivos

interruptor fechado --> corrente ligada

• Para ligar entre si os diferentes dispositivos de um circuito usam-se fios de ligação. Por vezes, adaptam-se crocodilos aos extremos dos fios para os prender aos componentes do circuito.

Dispositivos elétricos e os seus símbolos:

Eletricidade

Alguns procedimentos que permitem poupar eletricidade:

• Apagar as sempre que se abandona um compartimento.
• Aproveitar ao máximo a luz do dia.
• Utilizar lâmpadas fluorescentes ou de poupança de energia em vez de lâmpadas de incandescência.
• Usar o aquecedor elétrico apenas quando necessário.
• Desligar rádio, televisão e aparelhagem de som quando não se está atento às suas emissões.
• Desligar no interruptor todos os aparelhos que possuem luz de sinalização, de modo que esta fique também sem funcionar.
• Recorrer a aparelhos elétricos classe A que são mais eficientes: o seu funcionamento envolve menos perdas de energia, pelo que o consumo de energia elétrica é menor.

Utilização da Eletricidade

Algumas regras de segurança na utilização da eletricidade:

• NÃO deves ligar muitos aparelhos elétricos à mesma tomada.
• NÃO deves desligar as fichas das tomadas puxando pelos fios.
• NÃO deves utilizar um aparelho elétrico com o fio de ligação em mau estado.
• NÃO deves tocar com os dedos ou objetos metálicos nas tomadas elétricas.
• NÃO deves substituir uma lâmpada fundida ou reparar qualquer aparelho elétrico ligado à corrente.
• NÃO deves tocar nos interruptores nem ligar aparelhos elétricos com as mãos molhadas.
• NÃO deves deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras elétricas quando ligados à corrente.
• NÃO deves usar qualquer aparelho elétrico sem antes ler cuidadosamente as instruções de funcionamento.
• NÃO deves em caso algum subir a um poste elétrico.

Impulsão

A impulsão é uma força com sentido de baixo para cima, exercida em todos os corpos pelos líquidos ou pelos gases em que se encontram.


O valor da impulsão depende apenas:

- do volume dos corpos;
- da densidade do fluido, líquido ou gás, em que os corpos se encontram.




  Maior volume                                     Maior 
imerso do corpo         <----->            impulsão



Maior densidade                                   Maior
     do fluido                <----->             impulsão





O valor da impulsão exercida num corpo é igual ao valor do peso do volume de fluído deslocado pelo corpo.




Lei de Arquimedes

Qualquer corpo mergulhado num líquido recebe da parte deste uma impulsão vertical, de baixo para cima, de valor igual ao do peso do volume de líquido deslocado.

Equilíbrio dos Corpos Apoiados e Segurança dos Veículos

Um corpo apoiado está em equilíbrio enquanto a vertical traçada pelo centro de gravidade passar pela base de apoio.


O equilíbrio dos corpos apoiados pode ser estável, instável ou indiferente.


O equilíbrio dos corpos apoiados é tanto mais estável quanto:

- mais próximo da base de sustentação estiver o centro de gravidade;
- maior for a área da base de sustentação.

                                  

                                                                       torre pisa          

As Forças e a Rotação dos Corpos

As forças aplicadas em corpos que podem mover-se em torno de um ponto ou eixo fixo produzem movimento de rotação.

O efeito de rotação de uma força pode ser medido pelo momento da força cujo valor se calcula pelo produto:

O efeito de rotação das forças aumenta:

- quando as forças atuam perpendicularmente ao eixo;

- quando aumenta a intensidade das forças;

- quando aumenta a distância das forças ao eixo de rotação.

As alavancas são barras rígidas que giram em torno de um ponto ou eixo nas quais se aplicam duas forças. Têm grande aplicação prática pois permitem executar com facilidade tarefas que só seriam possíveis recorrendo a forças muito intensas.

alavanca

                        

Forças de Atrito

As forças de atrito surgem sempre entre duas superfícies de contato, quando uma se move ou tenta mover-se em relação à outra. São forças que contrariam o movimento.

Chama-se força de atrito estático à força que é necessário vencer para pôr um corpo em movimento.

Chama-se força de atrito cinético à força que é necessário vencer durante o movimento de um corpo. Pode ser de escorregamento e de rolamento.

Atrito:

- estático
- cinético: de escorregamento; de rolamento



A intensidade das forças de atrito depende:

- da natureza e rugosidade das superfícies de contato;
- do peso do corpo que se move.



É importante minimizar o atrito para facilitar o movimento.



O atrito é indispensável para que haja movimento e para o tornar seguro.

Par Ação-Reação e a Colisão de Veículos

As forças que constituem um par ação-reação descrevem a interação entre dois corpos e têm:

- a mesma direção;
- a mesma intensidade;
- sentidos opostos;
- pontos de aplicação diferentes: a ação atua num dos corpos e a reação atua no outro.


Lei da Ação-Reação

Quando dois corpos estão em interação, à ação de um corpo sobre outro corresponde sempre uma reação igual e oposta que o segundo corpo exerce sobre o primeiro.

Durante a colisão de um veículo com um obstáculo, a força que atua no veículo é responsável pela variação da sua velocidade até parar. A intensidade da força de colisão Fcolisão é tanto maior quanto:

- maior for a massa do veículo;

- maior for a velocidade do veículo no momento da colisão;

- menor for o tempo da colisão.

A Resultante das Forças e o Estado de Repouso ou de Movimento de um Corpo

Quando um corpo está sujeito a um conjunto de forças cuja resultante é nula, a sua velocidade não se altera; o corpo pode estar:
- em repouso;
- com movimento retilíneo uniforme.


Lei da Inércia

Qualquer corpo permanece em repouso ou em movimento retilínio uniforme se o conjunto de forças que nele atuam tem resultante nula.



Um corpo sujeito a um conjunto de forças de resultante não nula tem movimento com velocidade variável, ou seja, tem aceleração.


A força resultante aplicada num corpo e a sua aceleração têm a mesma direção e o mesmo sentido.


Os valores da força resultante e da aceleração são diretamente proporcionais e relacionam-se pela expressão:

Fr = m x a



Lei Fundamental da Dinâmica

A força resultante do conjunto das forças que atuam num corpo produz nele uma aceleração com a mesma direção e o mesmo sentido da força resultante, que é tanto maior quanto maior for a intensidade da força resulante.



O valor do peso e a massa de um corpo relacionam-se através da expressão:

P = m x g

Resultante de Forças

A intensidade da força resultante Fr calcula-se de modos diferentes:


- quando as forças têm a mesma direção e o mesmo sentido,
Fr = soma das intensidades das forças.

- quando as forças têm a mesma direção mas sentidos opostos,

Fr = diferença das intensidades das forças.

- quando as forças têm direções perpendiculares entre si,

Fr calcula-se aplicando o teorema de Pitágoras.

Forças

As forças descrevem a interação entre corpos. Uma interação pode provocar:

- alteração do estado de repouso ou de movimento dos corpos;
- deformação dos corpos.

• Para caracterizar uma força não basta conhecer o seu valor ou intensidade. São necessários mais três elementos: direção, sentido e ponto de aplicação. É por isso que as forças se representam por vetores.

Uma força simboliza-se por:

E o seu valor ou intensidade por:


  F


A unidade SI de intensidade das forças é o newton, N.

• As forças atuam sempre aos pares: uma das forças atua num dos corpos e a outra atua no outro corpo, quando os dois interatuam.

A interação entre dois corpos pode ocorrer por contato, como acontece quando um jogador chuta a bola, ou à distância, como acontece entre dois ímanes.

A Aceleração dos Movimentos

O que é a aceleração

Sempre que um corpo está em movimento, a sua posição varia, sendo possível falar na velocidade com que o movimento se realiza.
Nos movimentos em que a velocidade varia, é possível falar também de aceleração.
A aceleração é a grandeza que nos indica como varia a velocidade à medida que o tempo decorre.


Quando a trajetória é retilínea...

...se o movimento é acelerado, o valor da velocidade aumenta e a aceleração mede o aumento do valor da velocidade em cada segundo.

...se o movimento é retardado, o valor da velocidade diminui e a aceleração mede a diminuição do valor da velocidade em cada segundo.

...se o movimento é uniforme, o valor da velocidade é constante e a aceleração é nula - não existe aceleração.

Cálculo da aceleração:

A unidade SI de aceleração média é o metro por segundo ao quadrado, m/s2.



Se o movimento é acelerado, a aceleração média tem o sentido do movimento e valor positivo.

Se o movimento é retardado, a aceleração média tem sentido oposto ao movimento e valor negativo.

No movimento uniformemente acelerado ou retardado, a aceleração é constante e o seu valor é, em qualquer instante, igual ao da aceleração média:

No movimento retilíneo uniformemente acelerado, a aceleração é constante, tendo a mesma direção e o mesmo sentido do movimento.

No movimento retilíneo uniformemente retardado, a aceleração é constante, tendo a mesma direção, mas sentido contrário ao movimento.

No movimento retilíneo uniforme, não há aceleração.

Velocidade e Distância de Segurança

O tempo que um condutor demora a atuar, quando se apercebe de um obstáculo, chama-se tempo de reação e depende do condutor.

A distância percorrida pelo veículo durante o tempo de reação chama-se distância de reação.

Logo que o condutor reage, trava, pelo que a velocidade do veículo diminui até se anular quando pára. O tempo necessário para o veículo parar chama-se tempo de travagem.

Durante o tempo de travagem, o veículo percorre com movimento retardado uma distância que se chama distância de travagem.

A soma das distâncias de reação e de travagem chama-se distância de segurança rodoviária.

A distância de segurança pode calcular-se a partir de gráficos velocidade-tempo.

Movimento Uniformemente Variado

A velocidade no movimento uniformemente variado


Num movimento acelerado, o valor da velocidade aumenta à medida que o tempo decorre.

No movimento uniformemente acelerado:

- o valor da velocidade varia linearmente com o tempo, sendo o gráfico velocidade-tempo.
- a distância percorrida pode calcular-se através da área do triângulo limitado pelo gráfico.

Num movimento retardado, o valor da velocidade diminui à medida que o tempo decorre.

No movimento uniformemente retardado:

- o valor da velocidade varia linearmente com o tempo, sendo o gráfico velocidade-tempo.

- a distância percorrida calcula-se através da área do triângulo limitado pelo gráfico.

Cálculo da distância percorrida com movimento variado

Tal como acontece no movimento uniforme, também no movimento variado podes determinar a distância percorrida a partir do gráfico velocidade-tempo.