Energia elétrica e trabalho (Dúvida teórica)
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Energia elétrica e trabalho (Dúvida teórica)
por biaavanzi Qua 16 Ago 2017, 17:49
Conceito de Energia Elétrica, Trabalho e Potência Elétrica
Gostaria que alguém que entende de eletromagnetismo tirasse uma puramente dúvida teórica que tenho a respeito de energia elétrica, trabalho da força elétrica e potência.
Todas as definição de potência elétrica que vi até hoje dizem que potência elétrica é dada pela razão entre o trabalho da força elétrica por um certo intervalo de tempo (P=W/∆t), o que advém da clássica definição de potência, que é a razão entre a energia dissipada por tempo (P=∆E/∆t).
Acontece que eu sempre conceituei trabalho como ganho de energia cinética, talvez por estar um pouco presa à definição de trabalho da mecânica, e isso me confundiu muito quanto à definição de dissipação (ou variação) de energia elétrica: grandeza que teria, em tese, exatamente o modulo desse trabalho realizado pela força elétrica.
Se, por exemplo, a questão me diz que a força elétrica realizou um trabalho de 10 J eu logo penso que então as cargas receberam 10 J de energia cinética, até porque a força elétrica é conservativa. PORÉM, pela conservação de energia, uma parte dessa energia convertida em trabalho tem que ser transformada em outra num aparelho elétrico, e, comparando com a fórmula de potência elétrica, a conversão será integral (∆E = W).
Baseando-se nesse princípio, pode-se afirmar que a energia que é consumida pelo aparelho (transformada em outra) é aquela DEVERIA ser transformada em energia cinética para os elétrons, caso o aparelho elétrico não existisse?
Me ajudem, por favor, a entender essa relação entre energia consumida e o trabalho da força!
Desde já, agradeço.
Gostaria que alguém que entende de eletromagnetismo tirasse uma puramente dúvida teórica que tenho a respeito de energia elétrica, trabalho da força elétrica e potência.
Todas as definição de potência elétrica que vi até hoje dizem que potência elétrica é dada pela razão entre o trabalho da força elétrica por um certo intervalo de tempo (P=W/∆t), o que advém da clássica definição de potência, que é a razão entre a energia dissipada por tempo (P=∆E/∆t).
Acontece que eu sempre conceituei trabalho como ganho de energia cinética, talvez por estar um pouco presa à definição de trabalho da mecânica, e isso me confundiu muito quanto à definição de dissipação (ou variação) de energia elétrica: grandeza que teria, em tese, exatamente o modulo desse trabalho realizado pela força elétrica.
Se, por exemplo, a questão me diz que a força elétrica realizou um trabalho de 10 J eu logo penso que então as cargas receberam 10 J de energia cinética, até porque a força elétrica é conservativa. PORÉM, pela conservação de energia, uma parte dessa energia convertida em trabalho tem que ser transformada em outra num aparelho elétrico, e, comparando com a fórmula de potência elétrica, a conversão será integral (∆E = W).
Baseando-se nesse princípio, pode-se afirmar que a energia que é consumida pelo aparelho (transformada em outra) é aquela DEVERIA ser transformada em energia cinética para os elétrons, caso o aparelho elétrico não existisse?
Me ajudem, por favor, a entender essa relação entre energia consumida e o trabalho da força!
Desde já, agradeço.
biaavanzi- Iniciante
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Re: Energia elétrica e trabalho (Dúvida teórica)
por Elcioschin Qua 16 Ago 2017, 18:38
Na Mecânica nem sempre trabalho corresponde a ganho de energia cinética.
Imagine que um guindaste eleva um corpo (que estava parado) até um nível mais elevado e o deixa lá, também parado. Neste caso o trabalho do guindaste corresponde à variação da energia potencial gravitacional do corpo.
Um gerador elétrico converte um tipo de energia (mecânica, química, luminosa, etc.) em energia elétrica. Esta energia elétrica poderá servir para:
1) Ser dissipada num resistor (um chuveiro, numa lâmpada incandescente, por exemplo) e se transformar em energia térmica.
2) Ser transformada em energia mecânica (um motor elétrico, por exemplo)
3) Ser transformada em energia química (uma bateria sendo carregada)
4) Ser transformada em energia magnética (um aparelho de ressonância magnética, um eletroíma industrial para levantar grandes pesos, etc.)
5) Ser armazenada num capacitor.
6) Alimentar um indutor elétrico (um solenóide, um transformador, por exemplo)
Evidentemente, todos estes usos implicam em perdas:
Os fios condutores aquecem, por efeito Joule.
Os motores aquecem, pois tem resistência interna.
Idem para os geradores, os receptores, os capacitores, os indutores, os transformadores, etc.
Imagine que um guindaste eleva um corpo (que estava parado) até um nível mais elevado e o deixa lá, também parado. Neste caso o trabalho do guindaste corresponde à variação da energia potencial gravitacional do corpo.
Um gerador elétrico converte um tipo de energia (mecânica, química, luminosa, etc.) em energia elétrica. Esta energia elétrica poderá servir para:
1) Ser dissipada num resistor (um chuveiro, numa lâmpada incandescente, por exemplo) e se transformar em energia térmica.
2) Ser transformada em energia mecânica (um motor elétrico, por exemplo)
3) Ser transformada em energia química (uma bateria sendo carregada)
4) Ser transformada em energia magnética (um aparelho de ressonância magnética, um eletroíma industrial para levantar grandes pesos, etc.)
5) Ser armazenada num capacitor.
6) Alimentar um indutor elétrico (um solenóide, um transformador, por exemplo)
Evidentemente, todos estes usos implicam em perdas:
Os fios condutores aquecem, por efeito Joule.
Os motores aquecem, pois tem resistência interna.
Idem para os geradores, os receptores, os capacitores, os indutores, os transformadores, etc.
Elcioschin- Grande Mestre
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Re: Energia elétrica e trabalho (Dúvida teórica)
por biaavanzi Qua 16 Ago 2017, 18:53
Elcioschin escreveu:Na Mecânica nem sempre trabalho corresponde a ganho de energia cinética.
Imagine que um guindaste eleva um corpo (que estava parado) até um nível mais elevado e o deixa lá, também parado. Neste caso o trabalho do guindaste corresponde à variação da energia potencial gravitacional do corpo.
Um gerador elétrico converte um tipo de energia (mecânica, química, luminosa, etc.) em energia elétrica. Esta energia elétrica poderá servir para:
1) Ser dissipada num resistor (um chuveiro, numa lâmpada incandescente, por exemplo) e se transformar em energia térmica.
2) Ser transformada em energia mecânica (um motor elétrico, por exemplo)
3) Ser transformada em energia química (uma bateria sendo carregada)
4) Ser transformada em energia magnética (um aparelho de ressonância magnética, um eletroíma industrial para levantar grandes pesos, etc.)
5) Ser armazenada num capacitor.
6) Alimentar um indutor elétrico (um solenóide, um transformador, por exemplo)
Evidentemente, todos estes usos implicam em perdas:
Os fios condutores aquecem, por efeito Joule.
Os motores aquecem, pois tem resistência interna.
Idem para os geradores, os receptores, os capacitores, os indutores, os transformadores, etc.
Mestre Elcio, a energia elétrica a que se refere é sinônimo da energia potencial elétrica?
Outra coisa: considerando um circuito simples onde esteja acoplada uma lampada, se não houver atrito e nenhuma outra perca por calor, pode-se dizer que o trabalho da força elétrica ao passar por esse resistor é totalmente convertido em energia luminosa? Se sim, então os elétrons atravessariam o resistor em velocidade constante, já que não há variação de energia cinética?
biaavanzi- Iniciante
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Re: Energia elétrica e trabalho (Dúvida teórica)
por Elcioschin Qua 16 Ago 2017, 21:22
Sim, o gerador tem uma energia potencial elétrica.
Ela é convertida em energia cinética (velocidade dos elétrons)
Depois é convertido em energia térmica (aquecimento do filamento da lâmpada).
E finalmente é convertida em energia luminosa.
Sim, se a corrente é constante a velocidade dos elétrons também é constante:
i = N.e.V.A (N é uma característica do material do fio condutor, A a área da seção transversal do fio, e a carga do elétron, V é a velocidade dos elétrons)
Ela é convertida em energia cinética (velocidade dos elétrons)
Depois é convertido em energia térmica (aquecimento do filamento da lâmpada).
E finalmente é convertida em energia luminosa.
Sim, se a corrente é constante a velocidade dos elétrons também é constante:
i = N.e.V.A (N é uma característica do material do fio condutor, A a área da seção transversal do fio, e a carga do elétron, V é a velocidade dos elétrons)
Elcioschin- Grande Mestre
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