cálculo elétrico

Os cálculos elétricos são fundamentais para a compreensão e aplicação da eletricidade em diversas áreas, desde a eletrônica até a engenharia elétrica. As fórmulas utilizadas nesses cálculos são baseadas em leis e princípios físicos que regem o comportamento da eletricidade. Neste texto, vamos explorar algumas das fórmulas mais importantes e suas aplicações.

Grandezas Elétricas Fundamentais

Antes de adentrarmos nas fórmulas, é essencial entender as grandezas elétricas básicas:

• Tensão (V): A força que impulsiona os elétrons em um circuito, medida em volts (V).
• Corrente (I): A taxa de fluxo de elétrons em um circuito, medida em amperes (A).
• Resistência (R): A oposição ao fluxo de corrente, medida em ohms (Ω).
• Potência (P): A taxa de trabalho realizado por uma corrente elétrica, medida em watts (W).

Lei de Ohm

A Lei de Ohm é a base para muitos cálculos elétricos e relaciona tensão, corrente e resistência:

• V = I * R

Essa fórmula indica que a tensão em um circuito é igual ao produto da corrente pela resistência.

Cálculo da Potência

A potência elétrica pode ser calculada de diferentes formas:

• P = V * I: Potência igual ao produto da tensão pela corrente.
• P = I² * R: Potência igual ao quadrado da corrente multiplicado pela resistência.
• P = V² / R: Potência igual ao quadrado da tensão dividido pela resistência.

Outras Fórmulas Importantes

Além da Lei de Ohm e das fórmulas de potência, existem outras fórmulas importantes em cálculos elétricos, como:

• Energia (E): A energia elétrica consumida em um circuito é dada por E = P * t, onde t é o tempo.
• Lei das Malhas de Kirchhoff: A soma das tensões em uma malha fechada é igual a zero.
• Lei dos Nós de Kirchhoff: A soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem.

Aplicações das Fórmulas

As fórmulas de cálculos elétricos são utilizadas em diversas aplicações, como:

• Dimensionamento de circuitos: Cálculo da corrente máxima que um fio pode suportar, escolha de componentes eletrônicos adequados, etc.
• Análise de falhas: Identificação de possíveis causas de problemas em circuitos elétricos, como curto-circuito, sobrecarga, etc.
• Projeto de sistemas elétricos: Cálculo da potência necessária para alimentar equipamentos, dimensionamento de painéis elétricos, etc.

Conclusão

As fórmulas de cálculos elétricos são ferramentas essenciais para engenheiros, técnicos e estudantes da área. Com o conhecimento dessas fórmulas e a aplicação correta dos princípios da eletricidade, é possível projetar, analisar e solucionar problemas em sistemas elétricos de forma eficiente e segura.

Para aprofundar seus conhecimentos, você pode explorar os seguintes tópicos:

• Circuitos em série e paralelo: Análise de circuitos mais complexos.
• Teoremas de Thevenin e Norton: Simplificação de circuitos.
• Análise de circuitos trifásicos: Cálculos em sistemas de distribuição de energia elétrica.
• Eletrônica: Aplicação das fórmulas em componentes eletrônicos como resistores, capacitores e indutores.

Gostaria de explorar algum desses tópicos com mais detalhes?

Possíveis tópicos para aprofundamento:

• Exercícios práticos: Resolução de problemas para fixar o conteúdo.
• Software de simulação: Utilização de ferramentas para simular circuitos elétricos.
• Normas técnicas: Aplicação das normas em projetos elétricos.

Lei Ohm

A LEI DE OHM aplica-se a circuitos puramente resistivos.
Indica a diferença de potencial (V) entre dois pontos de um condutor, é proporcional à corrente elétrica (I) que o percorre:

A formulação da lei de ohm deve-se à investigação do físico alemão Georg Simon Ohm em 1827

Fórmula Matemática da Lei de Ohm

V= RI

• V Diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou "voltagem") medida em Volt (V)
• R Resistência elétrica do circuito medida em Ohm(Ω)
• I Intensidade da corrente elétrica medida em Ampere(A).

Fórmulas da lei de ohm em função da grandeza

Para calcular a Resistência, (R)
[R = V ÷ I] → R(Ω) = V(volt) ÷ I(ampere)
Para calcular a Tensão, (V)
[V = I x R] → V(volt) = I(ampere) x R(Ω)
Para calcular a corrente, (I)
[I = V ÷ R] → I(ampere) = V(volt) ÷ R(Ω)

Relações entre tensão, corrente e resistência em circuito puramente resistivo

1. A intensidade de corrente aumenta quando a tensão aumenta se o valor de resistência for constante.
   A tensão e corrente são diretamente proporcionais.
2. A intensidade de corrente diminui quando a resistência aumenta se a tensão não sofre alteração.
   A corrente e a resistência são inversamente proporcionais.

Assim, podemos considerar que a corrente varia diretamente com a variação de tensão e inversamente com a variação da resistência.

Calcular tensão, intensidade e resistência

A lei de ohm é a regra mais usada nos cálculos e verificação de circuitos elétricos. Mnemónicas ou macetes para memorizar as fórmulas são comuns. Uma delas, será a utilização do nome comum RUI, (R=U/I). Outro exemplo usado é o do triângulo, tapando a grandeza que queremos saber, obtém-se a fórmula de cálculo necessária para a obter.

Potência Elétrica

A corrente elétrica ao passar pelo resistência provoca o seu aquecimento (efeito de Joule). O aquecimento resulta da transformação da energia da fonte em energia térmica. A transformação da energia elétrica em térmica denomina-se potência dissipada.
Temos por isso que

P= VI
onde:

• P Potência em Watt (W)
• V Tensão ou diferença de potencial em Volt (V)
• I Intensidade de corrente em Ampere (A).

Para encontrar a potência (P)(watt)

[ P = V x I ] → P (watt) = V (volt) x I (ampere)
[ P = V² ÷ R ] → P (watt) = V² (volt) ÷ R (Ω)
[ P = I² x R ] → P (watt) = I² (ampere) x R (Ω)

Relação entre Tensão e Corrente

A razão entre a tensão (V) e a corrente (I) que passa por uma condutor, designa-se por resistência elétricaresistência

, quantifica a maior ou menor facilidade que a corrente elétrica tem ao percorrer o condutor.
1Ω (OHM) é o valor da resistência que um condutor apresenta quando percorrido por uma tensão de 1V (volt) com uma intensidade de corrente de 1A (Ampere).

Em 1827, Georg Simon Ohm, observa que a resistência elétrica(R) de um determinado material ao receber uma diferença de potencial(V) é constante à passagem da corrente elétrica(I). As experiências com diversos materiais, comprimentos e espessuras possibilitaram a formulação da resistividade-condutividaderesistividade Segunda Lei de Ohm ou Resistividade

.

Lei de ohm, exemplo de aplicação

Para o circuito em baixo encontrar a corrente (I), a tensão (V), a resistência (R) e a potência (P)

Usando os valores de apenas duas grandezas:

Tensão [ V = IxR ] = 2 x 6Ω = 12V
Corrente [ I = V÷R ] = 12 ÷ 6Ω = 2A
Resistência [ R = V÷I ] = 12 ÷ 2 = 6Ω
Potência [ P = VxI ] = 12 x 2 = 24W

Calculador para a lei de OHM

Volts (V)	Amps (I)	Ohms (R)	Watts (P)

Representação da Tensão U ou V

É de utilização comum o U em vez de V como referência para a tensão. Existem várias justificações para a utilização do U e não o V, a primeira porque evita a confusão com volt, assim temos V = 2V o que pode confundir, usa-se assim U=2V. Para além disso, a velocidade já é representada pela letra V. Uma outra justificação é a de que, em alemão, Unterschied significa diferença relacionando assim com "diferença no número de eletrões entre dois locais". Na Europa é mais comum a utilização do U estando certas ambas as representações.

Tensão ou Voltagem?

O termo Voltagem começa a aparecer em alguns dicionários de português por tradução direta do termo em inglês Voltage, no entanto, o termo correto que designa a diferença de potencial entre dois pontos(DDP) é tensão ou tensão elétrica. Alguns professores entendem que existe um erro na utilização do termo voltagem usando uma expressão similar qual a voltagem? e qual a metragem? o mesmo se aplica a "amperagem".