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Entendendo a potência elétrica: conceito e fórmulas

A potência elétrica é uma grandeza física com a função de medir o quanto de energia um circuito precisa para funcionar durante certo tempo. Sendo assim, tem influência no consumo de energia elétrica dos dispositivos elétricos. Logo, quanto maior for a potência elétrica maior será o gasto de energia. 

O que é potência elétrica?

Responsável por medir o quanto de energia elétrica será concedida aos circuitos elétricos em um intervalo de tempo, a potência elétrica é uma grandeza escalar. Dessa forma, quanto maior for a potência elétrica do aparelho maior será a energia por ele consumida. 

Exatamente por isso que chuveiros e ares-condicionados são os maiores consumidores de energia elétrica em uma residência. Esse é um conceito bastante relevante dentro da Física sendo bastante cobrado em provas do Enem e vestibulares.

Watt: unidade de medida da potência elétrica

A unidade de medida da potência elétrica, segundo o Sistema Internacional de Unidades (S.I.), é o Watt.

Essa unidade de medida é uma homenagem ao cientista James Watt (1769-1819) que entre outros feitos foi o patenteador da máquina copiadora, motor rotativo entre outros. A representação da unidade é o W. 

Quais são as fórmulas da potência elétrica?

Confira a seguir as principais fórmulas da potência elétrica.

Potência elétrica relacionada à resistência elétrica e à corrente elétrica

P = R⋅i2

Sendo:

• P – potência elétrica, medida em Watt [W].
• R – resistência elétrica, medida em Ohm [Ω].
• i – corrente elétrica, medida em Ampere [A].

Potência elétrica relacionada à tensão elétrica e à resistência elétrica

P = U2R

Sendo:

• P – potência elétrica, medida em Watt [W].
• U – tensão elétrica, medida em Volt [V].
• R – resistência elétrica, medida em Ohm [Ω].

Potência elétrica relacionada à tensão elétrica e à corrente elétrica

P = i . ∆U

Sendo:

• P – potência elétrica, medida em Watt [W ].
• i – corrente elétrica, medida em Ampere [A ].
• ∆U – variação de tensão elétrica, conhecida também como diferença de potencial elétrico, medida em Volt [V ].

Potência elétrica relacionada à energia e ao tempo

P = E∆T

Sendo:

• P – potência elétrica, medida em quiloWatt [kW ].
• E – energia, medida em quiloWatt por hora [kWh ].
• t – variação de tempo, medida em horas [h ].

Cálculo da potência elétrica

O cálculo da potência elétrica é feito a partir das informações fornecidas pelos enunciados. Se o exercício for de consumo de energia elétrica então usaremos a fórmula da potência elétrica relacionada à energia e à variação do tempo.

Contudo, se for um exercício sobre circuitos elétricos usaremos as fórmulas da potência elétrica com relação à tensão elétrica, resistência elétrica e/ou corrente elétrica. Para ficar mais claro apresentaremos exemplos a seguir: 

Exemplo:

Se um chuveiro gasta mensalmente 22500 Wh estando ligado, diariamente por 15 minutos, qual é a sua potência elétrica?

Como resolver:

O primeiro passo é converter os minutos para hora:

15 minutos60 minutos = 0,25 h

O chuveiro é ligado diariamente, então mensalmente temos:

0,25 h . 30 dias = 7,5 h

Em seguida iremos calcular a potência elétrica utilizando para isso a fórmula que estabelece a relação entre energia e variação do tempo. 

P = E∆T

P = 225007,5

P = 3 kW

Dessa forma, o chuveiro elétrico possui uma potência elétrica de 3 kW ou 3000 Watts. 

Exemplo

Se um circuito possui um resistor de 100 Ω é atravessado por uma corrente de 5 A, qual é a sua potência elétrica e tensão elétrica?

Como resolver:

Primeiro iremos calcular a potência elétrica utilizando a fórmula que estabelece a relação da resistência elétrica com a corrente elétrica: 

P = R . i2

P = 100 . 52

P = 100 . 25

P = 2500 W

P = 2,5 kW

Na sequência, iremos calcular a tensão elétrica através da fórmula que estabelece a relação da potência elétrica e da resistência elétrica. 

P = U2R

2500 = U2100

U2 = 2500 . 100

U2 = 250000

U = 250000

U = 500 V

No entanto, a tensão elétrica poderia ter sido calculada também utilizado a fórmula que estabelece a relação entre potência elétrica e corrente elétrica. 

P = i . ∆U

2500 = 5 . ∆U

∆U = 25005

∆U = 500 V

Tipos de potência elétrica

A potência elétrica pode ser:

• Potência ativa;
• Potência reativa;
• Potência aparente. 

Potência elétrica ativa

É conhecida também como potência elétrica real ou útil. A potência elétrica ativa é aquela transmitida para a carga, sendo capaz de converter a energia elétrica em outra forma de energia que possa ser usada (trabalho útil). Produz movimento, luz e calor. É medida em quiloWatts (kW).

Potência elétrica reativa

É também conhecida como potência elétrica inútil. A potência elétrica reativa é aquela que não foi usada no processo de conversão da energia elétrica em outras formas de energia útil. 

Ela é armazenada e restabelecida no gerador, servindo de caminho constante que a energia ativa percorre para gerar trabalho útil e magnetizar bobinas de equipamentos. É medida em quiloVolt-Ampere Reativo (kVAR).

Potência elétrica aparente

Essa é a potência total de um circuito sendo resultante do somatório da potência ativa com a potência reativa. É medida em quiloWatt-Ampere (kWA).

Gostou de saber mais sobre potência elétrica? Para conferir mais conteúdos como este e dicas para o Enem e o vestibular, acesse outros posts do blog Hexag!