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Corrente x tensão = potência (EL072)

Um fato importante que todo o praticante de eletrônica deve ter em mente é que não se pode criar energia a partir do nada. Já vimos isso ao tratar do princípio da conservação da energia. A energia entregue a um circuito elétrico depende tanto da tensão como da corrente. Entenda melhor o uso de tensões diferentes na rede de energia.

EL016S

É da "força" com que as cargas elétricas são empurradas num fio e da sua quantidade que depende a quantidade de energia que um circuito pode receber em cada instante, ou seja, sua potência elétrica.

Assim, a potência elétrica de um circuito, conforme mostra a figura 1, é dada pelo produto da tensão pela corrente.

 

Figura 1 – Potência elétrica num circuito
Figura 1 – Potência elétrica num circuito

 

A potência, que é medida em watts (W), é uma característica própria de um circuito e normalmente não pode ser alterada.

No entanto, o modo como essa potência pode ser fornecida ao circuito pode ser modificado.

Assim, se um circuito precisar de 100 watts para funcionar, podemos projetá-lo de tal forma que ele seja alimentado por 20 volts, caso em que a corrente que vai circular no funcionamento normal (desprezando-se as perdas) será de 5 ampères, como podemos projetá-lo para funcionar com 50 volts, caso em que a corrente será de 2 ampères.

Nos circuitos eletrônicos encontramos tensões de diversos valores, assim como correntes que dependem do que está sendo alimentado.

E, na alimentação externa dos circuitos temos também diversas possibilidades.

Um exemplo disso está na nossa própria instalação elétrica.

Se tivermos um chuveiro que deva operar com uma potência de 2 200 watts, o que se considera razoável para dar um bom aquecimento a um fluxo normal de água temos duas possibilidades para alimentá-lo:

Se ligarmos esse chuveiro na rede de 110 V, para obter os 2 200 watts, a corrente que vai circular será de 20 ampères.

Se ligarmos esse mesmo chuveiro na rede de 220 V, a corrente será só de 10 ampères.

Veja que não estamos economizando energia no segundo caso!

Pagamos pelos watts multiplicados pelo tempo em que o chuveiro fica ligado, e nos dois casos a potência é de 2 200 watts.

Então, qual é a vantagem?

Os fios que transportam energia elétrica possuem certa resistência que depende de sua espessura e de seu comprimento.

Da mesma forma, em função da espessura, os fios apresentam certa limitação à intensidade da corrente que podem conduzir.

Assim, se usarmos a rede de 110 volts para transferir energia para um chuveiro e sua instalação usar fios longos temos dois problemas a considerar.

O primeiro ‚ que a corrente deve ser duas vezes maior do que se usarmos 220 volts, mesmo com a mesma potência, o que significa que precisamos de fio mais grosso (que é mais caro).

O segundo é que, as perdas que ocorrem num fio dependem de sua resistência e também da corrente.

Uma corrente mais intensa significa que, num mesmo percurso temos perdas de energia maiores.

Vamos dar um exemplo numérico:

Vamos supor que para o chuveiro que em 110 volts exige uma corrente de 20 ampères, tenhamos de usar um fio que apresente uma resistência de 1 ohm, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Perdas na alimentação de um chuveiro com 110 V
Figura 2 – Perdas na alimentação de um chuveiro com 110 V

 

A queda de tensão será dada por:

V = R x I

 

 

Onde:

V é a queda de tensão no fio, ou seja, a "diminuição" da tensão no circuito em volts.

R é a resistência do fio em ohms

I é a intensidade da corrente em ampères

 

V = 1 x 20

V = 20 volts

 

 

Veja então que, no chuveiro teremos apenas 90 volts em lugar dos 110 aplicados, pois 20 volts "se perdem" nos fios.

A potência que esses 20 volts representam também é preocupante:

P = V x I

 

 

Onde:

P é a potência dissipada no fio em watts

V é a queda de tensão no fio em volts

I é a intensidade de corrente em ampères

 

P = 20 x 20

P = 400 watts

 

 

Ora, esses 400 watts perdidos na instalação vão se transformar em calor, aquecendo os fios o que realmente é preocupante!

Se usarmos 220 V no mesmo chuveiro, mesmo com uma instalação que tenha 1 ohm, as coisas mudam:

Lembramos que neste caso, para obter os 2 200 watts a corrente será de 10 ampères.

 

V = R x I

V = 1 x 10

V = 10 volts

 

 

A queda de tensão será de 10 volts apenas, o que quer dizer que em lugar de 220 V no chuveiro, teremos 210 volts.

 

A potência perdida no fio e dissipada na forma de calor será :

 

P = V x I

P = 10 x 10

P = 100 watts

 

 

As perdas são bem menores, neste caso, e conseqüentemente o aquecimento da instalação.

Este é o motivo pelo qual damos preferência às tensões mais elevadas quando devemos alimentar circuitos de altas potências ou transmitir energia elétrica por meio de fios longos.

Outro caso importante que envolve as duas grandezas, tensão e corrente, ocorre num transformador ou numa fonte de alimentação, conforme mostra a figura 3.

 

Figura 3 – Tensão e corrente num transformador
Figura 3 – Tensão e corrente num transformador

 

Se a fonte fornece 12 V com corrente máxima de 1 ampère, e na entrada a tensão aplicada é de 120 volts, qual será a corrente que circular  pelo circuito de entrada?

Supondo que essa fonte tenha um rendimento próximo de 100% isso significa que a potência do circuito de entrada será a mesma do circuito de saída.

No circuito de saída a potência será:

P = V x I

P = 12 x 1

P = 12 watts

(12 volts sob 1 ampère)

 

 

Na entrada teremos a mesma potência: 12 watts.

 

A corrente será então:

I = P/V

I = 12/120

I = 0,1 A

 

 

Veja então que a corrente será de apenas 0,1 A ou 100 mA.

Um fusível de 500 mA pode ser empregado nesta fonte, protegendo o circuito de entrada, mesmo levando-se em conta que sua saída é de 1A.

 

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