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conexões elétricas

Eletricidade

Eletricidade

Em geral, definimos energia elétrica ou eletricidade como a forma de energia que resulta da existência de uma diferença potencial entre dois pontos. Quando esses dois pontos são colocados em contato por um condutor elétrico, obtemos uma corrente elétrica.

Na física, a energia potencial elétrica, também chamada de energia potencial eletrostática, é a energia potencial do campo eletrostático. Esta é uma energia que possui uma distribuição de carga elétrica e está ligada à força exercida pelo campo gerado pela própria distribuição. Juntamente com a energia magnética, a energia potencial elétrica constitui a energia do campo eletromagnético.

A energia potencial eletrostática pode ser definida como o trabalho realizado para criar uma distribuição de carga a partir de uma configuração inicial na qual cada componente da distribuição não interage com os outros. Por exemplo, para um sistema discreto de encargos, ele coincide com o trabalho realizado para retirar encargos individuais de uma posição em que eles têm zero potencial elétrico para sua disposição final. A energia potencial eletrostática também pode ser definida a partir do campo eletrostático gerado pela própria distribuição e, nesse caso, sua expressão é independente da fonte do campo.

Essa é uma quantia que pode ser negativa ou positiva, dependendo se o trabalho realizado para levá-lo à configuração assumida é positivo ou negativo. Duas cargas interativas do mesmo sinal têm energia positiva, pois o trabalho realizado para aproximá-las deve superar sua repulsa, enquanto, pela mesma razão, duas cargas do sinal oposto têm energia negativa.

Aspectos físicos da energia elétrica

Do ponto de vista físico, energia elétrica são cargas elétricas negativas (elétrons) que se movem através do condutor elétrico, geralmente metálico, devido à diferença de potencial entre suas extremidades. A razão pela qual geralmente são usados ​​condutores de origem metálica é porque eles têm mais elétrons livres.

As cargas elétricas que viajam através do condutor fazem parte dos átomos de suas próprias substâncias.

Na física, o potencial da energia elétrica também é chamado de energia potencial eletrostática.

Em um nível um pouco mais técnico da física, o potencial de energia elétrica é a energia potencial do campo eletrostático. É a energia que possui uma distribuição de carga elétrica que está ligada à força exercida pelo campo gerado da mesma distribuição. Juntamente com a energia magnética, o potencial de energia elétrica é a energia do campo eletromagnético.

A energia potencial eletrostática pode ser definida como o trabalho realizado para criar uma distribuição de carga a partir de uma configuração inicial na qual cada componente da distribuição não interage com o outro. A energia potencial eletrostática também pode ser definida a partir do campo eletrostático gerado a partir da mesma distribuição e, nesse caso, sua expressão é independente da fonte do campo.

É um magintud que pode ser negativo ou positivo, dependendo de o trabalho realizado para que eles estejam na configuração adotada seja positivo ou negativo. Duas cargas que interagem no mesmo signo têm energia positiva, pois o trabalho realizado para aproximá-las deve superar sua repulsa. Pela mesma razão, duas cargas opostas têm energia negativa.

Geração de energia elétrica

A energia elétrica dificilmente pode ser encontrada livremente na natureza de uma maneira que possa ser usada. Isso pode ser observado em trovoadas, mas a dificuldade de armazenar e controlar essa quantidade de energia as torna praticamente inutilizáveis.

Existem várias maneiras de gerar eletricidade que podemos classificar como renovável ou não renovável. As formas de gerar eletricidade renovável são aquelas em que nenhum combustível é usado ou o combustível é inesgotável (energia solar, energia eólica, energia hidrelétrica, energia geotérmica, etc.). Por outro lado, as formas de gerar eletricidade não renovável requerem um combustível que, por mais abundante que seja, tende a esgotar-se, como energia nuclear, energia térmica (carvão, petróleo, gás ...), etc.

Uso de energia elétrica

Trens que circulam por energia elétricaA energia elétrica pode ser transformada em muitos outros tipos de energia, como energia mecânica (motores elétricos, máquinas ...), energia térmica (aquecedores, fogões ...) ou energia luminosa (luz). A grande vantagem que a energia elétrica nos oferece é a facilidade de transportá-la.

O uso da eletricidade é generalizado na sociedade moderna e a corrente através da conexão à rede elétrica ou através de baterias ou acumuladores: pense no uso da iluminação em edifícios (públicos e privados) e estradas, em a potência de aparelhos e equipamentos, bem como em processos de produção industrial ou em máquinas elétricas, como motores elétricos.

Portanto, a descoberta da energia elétrica representou uma forte revolução tecnológica, econômica e social real. Seu uso causou uma necessidade forte e irreversível devido aos seus benefícios em comparação à energia mecânica produzida por motores térmicos (motores de combustão). Entre eles estava o fato de poder ser transportado à distância, o baixo ruído operacional de equipamentos elétricos, a ausência de gases de exaustão no local de uso e a menor pegada de uma máquina elétrica.

Entre as desvantagens, apenas o fato de não ser uma fonte primária. O uso de energia elétrica implica a necessidade de uma infraestrutura de conversão que inevitavelmente introduza uma perda de eficiência no processo de conversão e no transporte a montante nas linhas de energia.

Usinas de energia elétrica

Torres para o transporte de energia elétricaA eletricidade, com exceção da eletricidade atmosférica relâmpago e do potencial fracamente negativo da Terra, não é uma fonte primária de energia da Terra; portanto, deve ser produzida transformando uma fonte de energia primária. Dessa forma, a energia elétrica é considerada uma fonte de energia secundária. No processo de transformação, o rendimento sempre inferior a 100% é produzido nas usinas de energia.

Em todas as plantas de produção de energia elétrica, com exceção das da energia solar fotovoltaica, são necessários três elementos para produzir eletricidade:

Outro elemento importante para produzir eletricidade é a água em forma líquida (como em usinas hidrelétricas) ou em vapor de alta pressão (em usinas termelétricas, usinas geotérmicas, em fissão nuclear e em usinas térmicas solares), para que as turbinas produzam de maneira mais constante a corrente alternada possível   por meio do alternador.

O uso da água apresenta os seguintes problemas derivados da necessidade de aquecê-la:

  • Disponibilidade de água
  • A poluição térmica da água, se não for recuperada, é dispersa na atmosfera na forma de vapor d'água ou devolvida a lagos, rios e mar.

No caso de usinas eólicas, não é necessária água, uma vez que as turbinas são acionadas pela força do vento.

Transporte e distribuição de energia elétrica

Uma vez concluída a produção de eletricidade, é necessário transportá-la em larga escala. O transporte e distribuição em larga escala da eletricidade produzida pelas usinas para os usuários finais é realizada através da rede de transmissão e da rede de distribuição.

Ley de Joule

A lei de Joule, na realidade, são duas leis diferentes, que associam o calor gerado pela corrente elétrica e a dependência da energia interna de um gás ideal em relação à sua pressão, volume e temperatura.

A primeira lei de Joule (também conhecida como efeito Joule) é uma lei física que estabelece a relação entre a corrente elétrica que passa por um condutor e o calor que ele gera. O nome é dedicado a James Prescott Joule, que trabalhou nesse conceito na década de 1840 e o expressa da seguinte maneira:

Q = I 2 · R · t

Na fórmula Q, é o calor gerado pela corrente constante I, que passa por um condutor t com resistência R ao longo do tempo. Quando a corrente (medida em amperes), a resistência (medida em ohms) e o tempo (medido em segundos), a unidade de Q será joules.

A primeira lei de Joule também é conhecida como lei de Joule-Lenz, porque mais tarde ele foi considerado independente por Heinrich Lenz.

A segunda lei de Joule significa que a energia interna de um gás ideal depende apenas de sua temperatura, independentemente de seu volume e pressão.

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Última revisão: 25 de novembro de 2016

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