Grandezas Físicas I

Grandeza física é um número que descreve propriedades observadas na natureza. São exemplos de grandezas físicas a velocidade, a temperatura, o tempo, etc. Algumas grandezas são mais comuns (e úteis) no estudo da eletricidade. Por enquanto vamos ver 4 grandezas físicas mais simples da nossa área: Tensão, Corrente, Resistência e Potência.

Tensão: A tensão é uma diferença de potencial, que faz as cargas elétricas se moverem (gera corrente). Imagine em um cano cheio de água, onde há um desnível entre os lados. Então, a água se moverá do lugar de maior potencial (mais alto) para o local de menor potencial (mais baixo). Essa analogia é útil com o caso da tensão. Didaticamente, podemos ver a tensão como uma espécie de "pressão elétrica". Mas, ao contrário da água, os elétrons fluem do local com menor potencial elétrico para o local de maior potencial elétrico (isso no caso da corrente real, já que a corrente convencional flui do potencial maior para o potencial menor). A unidade de medida da tensão elétrica é o Volt [V], e ela é geralmente representada pela letra U. Um V significa que cada unidade de carga (Coulomb) recebeu 1 Joule de energia (1V=1C/1J) ou seja, 1V representa 1J/1C.

Corrente: Imagine um cano por onde passa água. Nesse cano há uma vazão, que é medida pelo volume de água que passa pelo cano por segundo. A corrente seria a "vazão" de cargas elétricas em um fio. Ela é medida em Ampères (A), e um ampère corresponde a uma unidade de carga (Coulomb) que passa por uma seção transversal do fio em um segundo (1A=1C/1s). A corrente é geralmente representada pela letra I.

Resistência: A resistência é uma grandeza associada aos materiais. Se eu aplicar uma certa tensão em um fio de cobre aparecerá uma corrente, pois o cobre tem baixa resistência, ou seja, permite facilmente a circulação de cargas (corrente). Já se aplicarmos uma mesma tensão em um objeto de madeira veremos que a corrente que aparecerá é muito menor (ou até mesmo inexistente). Isso por que a madeira tem alta resistência, ou seja, dificulta muito a movimentação de cargas elétricas no interior do material, o que impede o fluxo de corrente. A unidade de medida da resistência é o Ohm, cujo símbolo é a letra ômega () do alfabeto grego. A resistência é geralmente representada pela letra R.

Agora você pode estar se perguntando se há como relacionar essas grandezas. A resposta é sim! Há uma expressão, conhecida como lei de ohm, que diz que V=R.I. Isso nos diz que a tensão é igual ao módulo da corrente vezes a resistência. Logo vemos que a corrente depende da tensão aplicada e da resistência do material ao qual foi aplicado essa tensão.

Potência: A potência representa a quantidade de trabalho (energia) que foi realizado em uma unidade de tempo (como o segundo, por exemplo). Por exemplo, uma torneira de 2000 W coloca 2000 Joules (algo em torno de 477 calorias) de energia na água a cada segundo para aquecê-la. Nós podemos descobrir a potência de um aparelho elétrico multiplicando a corrente consumida pela tensão de trabalho. Se um aparelho consome 1A em uma tensão de 220V sua potência é de 220W. Ou seja, podemos deduzir que P=V.I. Essa expressão é conhecida como Lei de Joule, e funciona tanto para bipolos geradores (nesse caso ela nos diz a potência fornecida ao circuito) como para bipolos receptores (nesse caso ela nos diz a potência consumida pelo circuito e seus componentes).

Mas por que P=V.I? Sabemos que: (V=J/C) e (I=C/s), logo:

Então multiplicando (J/C).(C/s)=(J.C)/(C.s)=(J/s) onde Joules por segundo constitui a unidade de potência Watt (W).

Isso mostra que a unidade da multiplicação entre corrente e tensão é o Watt, ou seja, uma unidade de potência.

Sabendo que V=R.I e que P=V.I vemos que podemos utilizar essas duas expressões para descobrir dados de um circuito. A figura abaixo mostra todas as formas (combinações) de utilizar as duas expressões em conjunto.


E por hoje era isso. Agora você sabe as grandezas fundamentais no mundo da eletricidade, e que serão indispensáveis no estudo dessa área. Abraço e até a próxima! E estude muito, por que: "No pain, no gain!".