Potência elétrica

A potência elétrica é uma grandeza física medida em Watt que informa o consumo elétrico de um equipamento elétrico por hora. Ela é classificada em potência elétrica ativa, potência elétrica reativa e potência elétrica aparente.

Leia também: Como ocorre o curto-circuito?

Resumo sobre potência elétrica

• A potência elétrica é calculada com base na sua relação com a resistência elétrica, tensão elétrica e corrente elétrica.
• É calculada por meio da divisão da energia gasta pela duração de tempo.
• É medida em Watt.
• A potência elétrica ativa é a que vai ser usada pelo circuito elétrico.
• A potência elétrica reativa é a que não foi usada pela potência ativa.
• A potência aparente é a soma da potência elétrica ativa e da potência elétrica reativa.

O que é potência elétrica?

A potência elétrica é uma grandeza física que pode ser definida como o quanto de energia elétrica um aparelho elétrico demanda para se manter funcionando durante um intervalo de tempo. Sendo assim, aparelhos elétricos que apresentam maior potência elétrica, como chuveiros e ares-condicionados, consomem mais energia elétrica, aumentando os valores das contas de energia.

Fórmulas da potência elétrica

• Potência elétrica relacionada à resistência elétrica e à corrente elétrica

\(P=R\cdot i^2\)

Em que:

P é a potência elétrica, medida em Watt [W].

R é a resistência elétrica, medida em Ohm [Ω].

i é a corrente elétrica, medida em Ampére [A].

• Potência elétrica relacionada à tensão elétrica e à resistência elétrica

\(P=\frac{U^2}{R}\)

Em que:

P é a potência elétrica, medida em Watt [W].

U é a tensão elétrica, medida em Volt [V].

R é a resistência elétrica, medida em Ohm [Ω].

• Potência elétrica relacionada à tensão elétrica e à corrente elétrica

\(P=i\cdot∆U\)

Em que:

P é a potência elétrica, medida em Watt [W].

i é a corrente elétrica, medida em Ampére [A].

∆U é a variação de tensão elétrica, também chamada de diferença de potencial elétrico, medida em Volt [V].

• Potência elétrica relacionada à energia e ao tempo

\(P=\frac{E}{∆t}\)

Em que:

P é a potência elétrica, medida em kilo Watt [kW].

E é a energia, medida em kilo Watt por hora [kWh]

t é a variação de tempo, medida em horas [h].

Veja também: Quanta energia é necessária para carregar um celular?

Unidade de medida da potência elétrica

A unidade de medida da potência elétrica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (S. I.), é o Watt, simbolizado pela letra W. Essa unidade de medida foi criada em homenagem ao engenheiro mecânico e matemático James Watt (1736-1819), patenteador da sua máquina copiadora e aprimorador do motor a vapor, iniciando o período chamado pelos historiadores de a era do vapor na Revolução Industrial da Inglaterra.

Como se calcula a potência elétrica?

O cálculo da potência elétrica varia de acordo com as orientações dadas no enunciado dos exercícios. Caso o exercício seja a respeito de consumo de energia elétrica, utilizaremos a fórmula da potência elétrica que a relaciona à energia e à variação de tempo. Caso o exercício seja a respeito de circuitos elétricos, usaremos as fórmulas da potência elétrica que a relaciona à tensão elétrica, à corrente elétrica e/ou à resistência elétrica, conforme demonstrado nos exemplos abaixo.

Exemplo 1: Determine a potência elétrica de um chuveiro elétrico que consome mensalmente uma energia elétrica de 30.000 Wh, sendo ligado todos os dias por 30 minutos.

Primeiramente, converteremos os minutos para horas:

\(\frac{30 min}{60 min}=0,5 h\)

Como ele é ligado todos os dias, mensalmente teremos:

\(0,5 h\cdot30 dias=15 h\)

Depois, calcularemos a potência elétrica por meio da fórmula que a relaciona à energia e à variação de tempo:

\(P=\frac{E}{∆t}\)

\(P=\frac{30.000}{15}\)

\(P=2000 W\)

\(P=2 kW\)

O chuveiro elétrico possui uma potência elétrica de 2 kW ou 2000 W.

Exemplo 2: Determine a potência elétrica em um circuito que possui um resistor de 200 Ω que é atravessado por uma corrente de 6 A.

Primeiramente, calcularemos a potência elétrica por meio da fórmula que a relaciona à resistência elétrica e à corrente elétrica:

\(P=R\cdot i^2\)

\(P=200\cdot6^2\)

\(P=200\cdot36\)

\(P=7200 W\)

\(P=7,2 kW\)

A potência elétrica desse circuito elétrico é de 7,2 kW ou 7200 W.

Quais são os tipos de potência elétrica?

A potência elétrica pode ser classificada em ativa, reativa ou aparente.

• Potência ativa: conhecida como potência real ou útil, é a potência transferida para a carga elétrica, possibilitando que a energia elétrica se transforme em outra forma de energia a fim de produzir calor, movimento ou luz, de acordo com o objetivo do circuito elétrico. Sua unidade de medida é o kilo watts (kW).
• Potência reativa: conhecida como potência inútil, é a potência que não foi empregada na transformação de energia elétrica em outras formas de energia útil, assim, ela é guardada e reestabelecida ao gerador, servindo para magnetizar as bobinas dos equipamentos elétricos. Sua unidade de medida é o kilo volt ampére reativo (kVAR).
• Potência aparente: é a potência resultante em um circuito elétrico, dada pelo somatório da potência ativa com a potência reativa. A sua unidade de medida é o kilo watt ampére (kWA).

Saiba mais: Efeito Joule — o que é e como ocorre no dia a dia

Exercícios resolvidos sobre potência elétrica

01) (UFJF) Um computador é ligado a um no-break, que, basicamente, é um sistema armazenador de energia. Quando falta energia elétrica, o no-break entra em funcionamento, fazendo com que o computador permaneça funcionando por mais certo tempo. Determine o tempo máximo que o computador fica ligado, após faltar energia elétrica, sabendo que a potência do computador é de 500 W (ou seja, 0,5 kW) e que a energia máxima do no-break é de 2 kWh.

a) 4 h

b) 5 h

c) 10 h

d) 0,4 h

e) 0,5 h

Resolução

Alternativa A. Calcularemos o tempo máximo que o computador fica ligado por meio da fórmula do consumo elétrico, que relaciona a potência elétrica à energia e ao tempo.

\(P=\frac{E}{∆t}\)

\(0,5=\frac{2}{∆t}\)

\(∆t=\frac{2}{0,5}\)

\(∆t=4 h\)

02) (Enem) Alguns peixes, como o poraquê, a enguia-elétrica da Amazônia, podem produzir uma corrente elétrica quando se encontram em perigo. Um poraquê de 1 metro de comprimento, em perigo, produz uma corrente em torno de 2 ampères e uma voltagem de 600 volts.

O quadro apresenta a potência aproximada de equipamentos elétricos.

O equipamento elétrico que tem potência similar àquela produzida por esse peixe em perigo é o/a

a) exaustor.

b) computador.

c) aspirador de pó.

d) churrasqueira elétrica.

e) secadora de roupas.

Resolução

Alternativa D. Calcularemos a potência elétrica produzida pelo peixe por meio da fórmula que a relaciona à tensão elétrica e à corrente elétrica:

\(P=i\cdot∆U\)

\(P=2\cdot600\)

\(P=1200 W\)

Portanto, o equipamento elétrico que tem potência similar àquela produzida por esse peixe é a churrasqueira elétrica, com 1200 W.

Fontes:

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.