sábado, 6 de agosto de 2016

Eletricidade Básica - 2 Dipolos, tensão, corrente, potência e calor

Dipolo é um componente conectado ao restante do circuito por dois terminais.
Um dipolo ligado tem tensão (popularmente voltagem, em inglês voltage) entre os terminais e por ele passa corrente elétrica.
As unidades de medida para tensão e corrente são Volt (V) e Ampére (A), respectivamente.

A tensão sobre um dipolo é representada por um arco entre os terminais, a base indica qual terminal dá a referência da medida, a ponta dá o terminal em que a tensão é medida.

Categorização 1: dipolos geradores (de eletricidade) e dipolos receptores (de eletricidade).

Geradores, como o próprio nome diz, geram energia elétrica - são dispositivos que geram campos elétricos entre seus terminais. Estes campos fazem os elétrons se mover. Elétrons em movimento de um terminal para outro são corrente elétrica então pode se dizer que geradores geram corrente elétrica. Pilhas, baterias, células solares, geralmente funcionam como geradores, mas em certas condições todos podem ser receptores - as baterias podem receber e armazenar energia (carga), mas ou outros vão dissipar essa energia em forma de calor.
Nota: idealmente geradores somente geram campos elétricos. Geradores ideais são simplificações (abstrações) dos geradores reais.

Receptores quando recebem corrente elétrica (energia) a transformam em calor, luz, campo magnético, ...

Pensando mecanisticamente, elétrons saem do polo negativo, passam pelo circuito e entram no polo positivo do gerador. Convencionalmente (o conceito foi enunciado antes de se conhecer a mecânica), a corrente elétrica sai do polo positivo e entra no polo negativo do gerador. Usaremos a convenção. Nos receptores a tensão do terminal por onde entra a corrente é mais alta do que a tensão do terminal por onde sai a corrente, então a ponta da seta que representa a tensão sobre o receptor aponta para o terminal por onde a corrente entra. O circuito mínimo (abaixo) mostra um gerador e um receptor conectados com corrente e tensão indicados.



A potência sobre um receptor é o produto da tensão sobre ele pela corrente que passa por ele (P=V*I).
Lembrando um pouco da física, potência = trabalho/tempo (P=T/(tf=ti)).
Se todo o trabalho for convertido em calor, então quantidade de calor é igual ao trabalho (Q=T)
Se não houver mudança de estado nem dissipação de calor, a quantidade de calor é igual à massa vezes o calor específico vezes a variação de temperatura  (Q=m*c*(Tf-Ti)).
Se essa física se aplica ao dipolo então a potência (elétrica) sobre o dipolo e dissipada em forma de calor vai esquentar o receptor, por exemplo até fundi-lo.

Nota: geradores reais esquentam mas não é possível explicar o processo modelando-os como geradores ideais.

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