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Transcrição de vídeo

RKA10GM - Vamos falar neste vídeo sobre potência elétrica. Quando você tem um resistor e existe uma diferença de potencial aplicada nele... vamos dizer que aqui tenha um potencial Vᴀ e aqui tenha um potencial Vʙ, e essa diferença de potencial faz com que passe uma corrente elétrica nesse resistor. O potencial Vᴀ é dado, por definição, como a energia potencial elétrica no ponto "A" dividida pela carga. E o potencial no ponto "B" é a energia potencial elétrica no ponto "B" dividida pela carga. A diferença de potencial vai ser dada por Vʙ menos Vᴀ, ou seja, vai ser a energia potencial dada em "B" menos a energia potencial dada em "A" sobre a carga. Quando você tem uma carga elétrica passando, tem um maior potencial do lado esquerdo e tem um menor potencial do lado direito. Convencionalmente, são as cargas elétricas positivas que trafegam. Isso se deve, historicamente, a Benjamin Franklin, que batizou as cargas vítreas como positivas e as cargas resinosas como negativas, que eram do âmbar e do vidro, e não se sabia a natureza atômica naquela época. Mas não faz diferença se são elétrons que estão trafegando da direita para a esquerda ou se são prótons que estão trafegando da esquerda para a direita. Na realidade, não são prótons. Aqui você tem um potencial maior, aqui tem um potencial menor, e a carga vai do potencial maior para o potencial menor. Existe uma diferença de energia potencial elétrica. Por exemplo, vamos dar um número: se o potencial nesse terminal for de 6 joules por coulomb (J/C) e o potencial em Vʙ for de 2 J/C, significa que quando você passa uma corrente de 1 ampere (A)... uma corrente de 1 A é 1 C/s. Ou seja, quando você passa 1 C em 1 segundo, perdeu a energia de 4 J. E para onde foi essa energia? Essa energia, você poderia pensar: "peraí, estou acostumado que quando um determinado objeto cai de uma determinada altura, tenho a energia potencial gravitacional mgh, que é alta e que vai se transformar em energia cinética. Ou seja, a energia cinética sobe, enquanto que a energia potencial gravitacional desce. Você perdeu energia potencial gravitacional e ganhou energia cinética. Mas quando você bate aqui no chão, vai transformar essa energia cinética, toda essa energia, em energia térmica, energia sonora, deformação do corpo. Então, o que acontece dentro do resistor é que existe uma malha eletrônica, são elétrons que estão andando dentro desse resistor, que está se chocando com esses elétrons e está e se aquecendo. Eesse aquecimento que ocorre em cima do resistor, e ele pode aquecer tanto que pode até se romper, é o que chamamos de aquecimento por Efeito Joule. O Efeito Joule é a perda de energia, é a variação de energia, que vai para a energia térmica. É uma energia que não é aproveitada. Voltando à nossa diferença de potencial, podemos ver uma coisa bem interessante: quando tratamos de potência, a potência vai ser a variação de energia, ou trabalho realizado, sobre o tempo. Essa variação de energia vai ser dada como? Você tem que o potencial no ponto "A" é a energia potencial elétrica no ponto A/q. O potencial no ponto "B" é a energia potencial elétrica no ponto B/q. Ou seja, se passamos este "q" para cá multiplicando, vamos ter que a energia potencial elétrica no ponto "A" vai ser igual a "q" vezes Vᴀ. E a energia potencial elétrica no ponto "B" vai ser "q" vezes Vʙ. Então, quando você tem uma variação de energia, vai ter a energia potencial no ponto "B" menos a energia potencial no ponto "A", tudo isso sobre o tempo. Mas essa energia potencial você pode colocar como sendo: qVʙ menos qVᴀ sobre o tempo. Botando "q" em evidência, temos: q(Vʙ - Vᴀ) sobre o tempo. Agora tem uma coisa muito interessante acontecendo. Temos que: Vʙ menos Vᴀ é a diferença de potencial. Mas a carga que passa pelo tempo é o que chamamos de intensidade de corrente elétrica. É a quantidade de carga que passa pelo tempo dado em coulomb por segundo. Temos que a diferença de potencial vai ser Vʙ menos Vᴀ. Mas a unidade de Vᴀ e de Vʙ é a energia potencial de "B", que é dado em joule, e pela carga, que é dada em coulomb. E a energia potencial de "A" é dada em joule, e a carga é dada em coulomb. Portanto, essa unidade vai ser joule por coulomb. A unidade da diferença de potencial vai ser a energia potencial, ou trabalho realizado, dividida pela carga. Ou seja, é o quanto você precisa de energia para passar de um maior potencial para um menor potencial. Isso é o que se chama de diferença de potencial. Eu quero saber de quantos joules preciso para que cada coulomb passe. Portanto, a diferença de potencial é dada em joule por coulomb. Veja: a diferença de potencial é dada em joule por coulomb e a intensidade da corrente elétrica é dada em coulomb por segundo. Então, vamos chegar em uma expressão muito interessante: primeiro, aqui temos que a carga sobre o tempo é a intensidade da corrente elétrica, e aqui temos que Vᴀ menos Vʙ é a diferença de potencial. Ou seja, a intensidade da corrente elétrica vezes a diferença de potencial dá a potência. Vamos ver se isso está de acordo com a unidade. A unidade da corrente elétrica é coulomb por segundo, e a unidade da diferença de potencial é joule por coulomb. Cortando coulomb com coulomb, vamos ter joule por segundo. Joule é medida de energia ou de trabalho, e segundo é medida de tempo. Significa que joule por segundo é medida de watts, que é a medida de potência. Portanto, quando você multiplica coulomb por segundo, que é a intensidade da corrente elétrica vezes joule por coulomb, que é a diferença de potencial, você obtém joule por segundo, que é watts, ou seja, isso é potência elétrica. É interessante falar sobre potência elétrica, pois temos essa equação agora, em que a potência elétrica e a intensidade da corrente elétrica vezes a diferença de potencial. Também temos pela lei de Ohm que a diferença de potencial é igual a "R" vezes "i". Portanto, podemos substituir nessa equação e fazer várias outras equações que envolvam potência. Ou seja, a potência pode ser igual a "i" vezes... no lugar de ΔV, eu coloco "R" vezes "i". "i" vezes "i" fica i², vezes "R". A outra maneira é dizer que potência é: se eu tenho que ΔV é igual a "R" vezes "i", tenho que "i" é igual a ΔV sobre "R". No lugar de "i" nesta equação, eu posso botar ΔV sobre "R" vezes ΔV. Posso escrever essa expressão como sendo ΔV, a diferença de potencial, ao quadrado, sobre "R", e isso também vai ser potência. Portanto, você tem essa expressão que dá a potência, quando é interessante você usar a diferença de potencial e a resistência. Você tem a potência dada em intensidade de corrente elétrica e resistência, quando você tem a intensidade da corrente elétrica e a resistência e quer saber a potência. E você tem a potência como a intensidade da corrente elétrica vezes a diferença de potencial.