Energia elétrica

A energia elétrica é uma forma de energia que pode ser gerada a partir de diversas fontes, como usinas, painéis solares e turbinas eólicas. É a principal fonte de energia em todo o mundo

Como é gerada

• A energia elétrica é gerada pelo movimento de partículas carregadas, como os elétrons, ao longo de um condutor. 
• A diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um condutor gera correntes elétricas. 
• A energia elétrica pode ser obtida a partir de fontes renováveis ou não renováveis. 

Usos 

• A energia elétrica é usada em uma ampla variedade de casos, desde a iluminação e o funcionamento de eletrodomésticos até a alimentação de grandes indústrias e sistemas de transporte.

Fontes de energia elétrica 

• Hidráulica, gerada pela força da água do rio
• Eólica, gerada pela força dos ventos
• Solar, gerada pelo sol
• Nuclear
• Térmica, gerada a partir de combustíveis fósseis, como o petróleo e o carvão mineral
• Biomassa, gerada através da queima de matéria orgânica

A fórmula para calcular a energia elétrica

Energia = Potência x Tempo

De forma simplificada:

E_el = P ⋅ △t

Unidade de medida 

• A unidade de energia é o joule (J)
• A unidade de potência é o watt (W)
• A unidade de tempo é o segundo (s)

Exemplos

• Se uma lâmpada de 40 watts estiver ligada por uma hora, ela converte 144.000 joules de energia elétrica. 

P = 40 W 

△t = 1h = 60 min = 60 ⋅ 60 s = 3600 s

E_el = P ⋅ △t

E_el = 40 ⋅ 3600 = 144 000 

E_el = 144 000 J

• Um secador de cabelo que opera a uma tensão(U) de 120 volts (V) e consome uma corrente de 10 amperes (A), tem uma potência elétrica de 1200 watts (W). 

U = 120 V    e    i = 10 A

P = U ⋅ i

P = 120 ⋅ 10

P = 1200 W

Consumo de energia elétrica

O consumo de energia elétrica é medido em kilowatt-hora (kWh). Um kWh é a quantidade de energia consumida quando um aparelho com uma potência de 1 kilowatt (ou 1000 watts) é usado continuamente por uma hora. 

Fórmula da potência elétrica

A fórmula básica para calcular a potência elétrica é:

P = U ⋅ i

Exercícios

1 - (UTF-PR) Num dia frio, certo chuveiro elétrico é ligado para dissipar uma potência de 7 200 W. Se o tempo em que esse chuveiro permanece ligado é de 10 minutos, determine a energia elétrica que consome, em kWh.

P = 7 200 W = 7 200 : 1 000 kW = 7,2 kW

△t = 10 min = 10 : 60 h = 1/6 h

E_el = P ⋅ △t

E_el = 7,2 ⋅ 1/6 = 7,2/6 = 1,2

E_el = 1,2 kWh

 

2 - (UECE - 2014) Pelo filamento do farol de um carro passa uma corrente de 4 A. A tensão fornecida ao farol pela bateria automotiva é de 12 V. Note que nem toda energia elétrica fornecida é convertida em energia luminosa, sendo parte dela perdida na forma de calor. Nessas condições, a potência, em Watts, fornecida à lâmpada é

a)  48. 

b)  3. 

c)  1/3. 

d)  12.

Resolução:

P = U⋅i
P = 12 ⋅ 4 = 48
P = 48 W

3 - Para atingir a meta de consumo de energia elétrica determinada pelo governo, João planeja tomar uma série de providências uma dela é trocar a lâmpadas de 100 watts acessa por 10 horas, representa um certo consumo. Para atingir o mesmo consumo quanto o tempo pode acessar a lâmpada de 40 watts?

a) 35 horas     b) 25 horas     c) 30 horas     d) 20 horas

Resolução:

Para: P = 100 W    e    △t = 10 h

E_el = P ⋅ △t

E_el = 100 ⋅ 10

E_el = 1000 Wh

Para: P = 40 W   e  E_el = 1000 Wh

E_el = P ⋅ △t

1000 = 40 ⋅ △t

4 - (FATEC 2002) O kWh é unidade usual da medida de consumo de energia elétrica, um múltiplo do joule, que é a unidade do Sistema Internacional. O fator que relaciona estas unidades é:

a) 1,0.10³ 

b) 3,6.10³ 

c) 9,8.10³

d) 3,6.10⁶ 

e) 9,8

Resolução:

1 kWh = 1 kW ⋅ 1h

1 kW = 1000 W

1h = 60 min = 60 ⋅ 60 s = 3600 s

1 kWh = 1 000 ⋅ 3 600 = 3 600 000 J

1 kWh = 3,6 ⋅ 10⁶ J

 

5 - (UFV) Um chuveiro de 2400 W que funciona 4 h por dia durante 30 dias consome a energia elétrica, em quilowatt-hora, de:

a) 288 kWh

b) 320 kWh

c) 18 000 kWh

d) 288 000 kWh

e) 0,32 kWh

Resolução: 

P = 2 400 W = 2 400 : 1 000 kW = 2,4 kW     

△t = 4 h ⋅ 30 = 120 h

E_el = P ⋅ △t

E_el = 2,4 kW ⋅ 120 h = 288 kWh

6 - (UFMG) A conta de luz referente a um período de 30 dias apresentada pela companhia de energia elétrica a uma residência de cinco pessoas indicou um consumo de 300 kWh. A potência média utilizada por pessoa, nesse período, foi de:

a) 6 W

b) 13 W

c) 60 W

d) 83 W

e) 100 W

Resolução:

Lembrando que:

1 kW = 1 000 W 

E_el = 300 kWh = 300 ⋅ 1 000 Wh = 300 000 Wh

Calculando o tempo de um mês em horas:

△t = 30 ⋅ 24 h = 720 h

E_el = P ⋅ △t

300 000 = P ⋅ 720

P = 416 W

Dividindo para 5 pessoas:

P = 83,2 W