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Energia Elétrica

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O que é

A energia elétrica resulta do movimento de uma carga elétrica, e é comumente referida como simplesmente “eletricidade”.

Em última análise, tem sua origem na força eletromagnética: uma das quatro forças fundamentais da natureza e que é responsável pelo comportamento de objetos eletricamente carregados.

A energia elétrica é o resultado da interação de partículas subatômicas com essa força.

A eletricidade se manifesta em fenômenos naturais como o raio e é essencial para a vida em um nível fundamental.

A capacidade dos seres humanos para gerar, transmitir e armazenar eletricidade é crucial para a indústria moderna, tecnologia e, na maioria dos países, a vida doméstica.

A Origem da Energia Elétrica

Existem dois tipos de carga elétrica, chamada positiva e negativa.

Se dois objetos eletricamente carregados forem trazidos próximos uns dos outros, eles experimentarão uma força.

Se as cargas forem as mesmas – ambas positivas ou ambas negativas – a força agirá para afastar os objetos um do outro.

Se eles têm taxas diferentes, eles vão atrair um ao outro.

Esta repulsão ou atração é conhecida como a força eletromagnética, e pode ser aproveitada para criar um fluxo de energia elétrica.

Os átomos consistem em um núcleo contendo prótons carregados positivamente, com elétrons negativamente carregados orbitando em torno dele. Os protões normalmente permanecem no núcleo, mas os elétrons podem se mover de átomo para átomo, permitindo que eles fluam através de materiais, como metais, que conduzem eletricidade. Um lugar com um excesso de elétrons sobre prótons terá uma carga negativa; Um lugar com um déficit terá uma carga positiva. Uma vez que cargas opostas se atraem, os elétrons fluirão de uma área carregada negativamente para uma positivamente carregada se for permitido fazê-lo, criando uma corrente elétrica.

Usando Energia Elétrica

A eletricidade é útil em si mesma e como um meio de transferir energia em longas distâncias. É essencial para vários processos industriais, telecomunicações e Internet, computadores, televisões e muitos outros dispositivos de uso comum. Ele também pode ser convertido em outras formas de energia para uso em uma variedade de outras aplicações.

Quando uma corrente elétrica flui através de um condutor, ele gera uma certa quantidade de calor. A quantidade gerada depende de quão bem o material conduz a eletricidade. Um bom condutor, como o cobre, produz muito pouco.

Por esta razão, fios de cobre e cabos são comumente usados para transmitir eletricidade: quando o calor é produzido, a energia é perdida, assim que um bom condutor minimiza a perda de energia. Os materiais que conduzem a eletricidade menos bem produzem mais calor, assim que tendem a ser usados em aquecedores elétricos, fogões e fornos, por exemplo.

A energia elétrica também pode ser convertida em luz.

As primeiras luzes do arco dependiam de uma descarga elétrica através de uma pequena abertura para aquecer o ar até o ponto onde brilha – o mesmo princípio que o relâmpago. Mais tarde, a lâmpada de filamento foi introduzida: isso depende da corrente causando um fio fino, enrolado para brilhar branco-quente. Modernas lâmpadas economizadoras de energia passam uma corrente de alta tensão através de um gás fino, fazendo com que emita luz ultravioleta, que atinge um revestimento fluorescente para produzir luz visível.

Quando um material condutor, tal como um fio de cobre, é movido num campo magnético, é gerada uma corrente. Por outro lado, uma corrente que flui através de um fio, se ele experimenta um campo magnético, produzir movimento. Este é o princípio por trás de um motor elétrico. Estes dispositivos consistem em um arranjo de ímãs e bobinas de fio de cobre de modo que quando uma corrente flui através do fio, um movimento giratório é produzido. Os motores elétricos são amplamente utilizados na indústria e em casa, por exemplo, em máquinas de lavar e DVD players.

Medição de Energia Elétrica

A energia é medida em joules, um termo nomeado após o físico James Prescott Joule. Um joule é aproximadamente a quantidade de energia necessária para levantar um peso de uma libra (0,45 quilograma) a uma distância vertical de nove polegadas (22,9 cm). Entretanto, é geralmente mais conveniente pensar na eletricidade em termos de poder, que é energia dividida pelo tempo, ou a taxa em que flui. Isso dá a unidade, possivelmente, mais familiar do watt, em homenagem ao cientista James Watt. Um watt equivale a um joule por segundo.

Há um número de outras unidades que se relacionam à eletricidade. O coulomb é a unidade de carga elétrica. Pode ser considerado como uma quantidade de electrões – 1,6 x 10 19 – uma vez que todos os electrões têm a mesma, muito pequeno, de carga. O ampère, geralmente abreviado para “amp”, é a unidade de corrente elétrica, ou o número de elétrons que fluem em uma determinada quantidade de tempo. Um amp é equivalente a um coulomb por segundo.

O volt é a unidade de força eletromotriz, ou a quantidade de energia que é transferida por unidade de carga, ou coulomb. Um volt equivale a um joule de energia sendo transferido para cada coulomb de carga. Potência, em watts, é equivalente a volts multiplicado por ampères, então uma corrente de cinco ampères a 100 volts seria equivalente a 500 watts.

Geração de Energia Elétrica

A maior parte da eletricidade é gerada por dispositivos que convertem o movimento rotacional em energia elétrica, usando o mesmo princípio como um motor elétrico, mas em sentido inverso. O movimento de bobinas de fio dentro de um campo magnético produz uma corrente elétrica. Comumente, calor, muitas vezes, gerado pela queima de fósseis combustíveis, é utilizado para produzir vapor que alimenta uma turbina para proporcionar o movimento rotacional. Em uma usina nuclear, a energia nuclear fornece o calor. A energia hidrelétrica usa o movimento da água sob a gravidade para dirigir a turbina.

A eletricidade gerada em usinas de energia é geralmente sob a forma de corrente alternada ( AC ). Isto significa que a corrente está constantemente a inverter a sua direção, muitas vezes por segundo. Para a maioria dos propósitos, AC funciona bem, e é assim que a eletricidade chega à casa. Alguns processos industriais, no entanto, requerem corrente contínua (DC), que flui em uma única direção.

Por exemplo, o fabrico de certos produtos químicos utiliza a eletrólise: a divisão de compostos em elementos ou compostos mais simples utilizando eletricidade.

Isto requer a corrente contínua, assim que estas indústrias necessitarão a conversão da CA à CC ou terão sua própria fonte da CC.

É mais eficiente para transmitir eletricidade através de linhas de alimentação em tensões mais elevadas. Por esta razão, as usinas de geração usam dispositivos chamados transformadores para aumentar a tensão para transmissão.

Isso não aumenta a energia ou o poder: quando a tensão é elevada, a corrente é reduzida e vice-versa. A transmissão de longa distância de eletricidade ocorre em muitos milhares de volts; No entanto, ele não pode ser usado em casas a essas tensões.

A eletricidade para pequenos dispositivos de baixa potência é freqüentemente fornecida por baterias. Estes usam energia química para gerar uma corrente elétrica relativamente pequena. Eles sempre geram uma corrente contínua e, portanto, têm um terminal negativo e um terminal positivo. Os elétrons fluem do negativo para o terminal positivo quando um circuito é concluído.

Definição

A energia elétrica é definida como uma carga elétrica que permite que o trabalho seja realizado.

Energia é a capacidade de fazer o trabalho, onde o trabalho é feito quando uma força move um objeto. Precisamos e usamos energia todos os dias, e a energia está disponível em todas as formas diferentes.

A energia elétrica é a energia que é armazenada em partículas carregadas dentro de um campo elétrico.

Os campos elétricos são simplesmente áreas circundantes uma partícula carregada.

Em outras palavras, partículas carregadas criam campos elétricos que exercem força sobre outras partículas carregadas dentro do campo.

O campo elétrico aplica a força à partícula carregada, fazendo com que ela se mova – em outras palavras, para fazer o trabalho.

O que são campos elétricos?

Campos elétricos são como campos gravitacionais em que ambos os campos são áreas em torno de um objeto que são influenciados pelo objeto. Um campo gravitacional envolve a Terra, proporcionando uma força que nos puxa para baixo.

Da mesma forma, os campos elétricos envolvem fontes carregadas e exercem uma força sobre outras partículas carregadas que estão dentro do campo.

Você já ouviu a expressão “opostos atraem”?

Isso certamente se aplica aos campos elétricos. A imagem abaixo mostra campos elétricos envolvendo fontes positivas e negativas.

As setas que você vê ilustram a direção que uma carga de teste positiva se moveria se colocada dentro do campo.

Energia Elétrica
Campos elétricos apontam na direção em que partículas positivas se moveriam dentro delas

Os objetos positivos criam campos elétricos que repelem outros objetos positivos; Portanto, as setas estão apontando para fora da fonte positiva. Fontes negativas criam campos elétricos que atraem objetos positivos; Portanto, as setas que você vê são direcionadas para a fonte negativa. É muito importante lembrar que a direção do campo elétrico sempre aponta na direção em que uma partícula positiva se move dentro desse campo.

Corrente Elétrica

Quando temos dois corpos com números diferentes de elétrons, dizemos que eles possuem cargas elétricas diferentes. Ligando-se estes dois corpos através de um caminho condutor de elétrons, estes passarão de um corpo ao outro, procurando equilibrar as cargas elétricas.

Ao movimento de elétrons através do “caminho condutor” chamamos Corrente Elétrica.

Energia Elétrica
Corrente Elétrica

Logo, corrente elétrica é o movimento de elétrons de um átomo para outro, resultante do excesso ou falta de elétrons de um determinado átomo.

Energia Elétrica

A unidade da intensidade de corrente elétrica é o Ampere, cujo símbolo é a letra A. O aparelho que mede a intensidade da corrente elétrica é o Amperímetro, que é ligado em série no circuito. Para evitarmos a abertura do condutor na medição da corrente, usa-se o Amperímetro tipo alicate.

Transmissão e Distribuição

Produção de Energia Elétrica

A energia elétrica é produzida pelas “Centrais Elétricas”. Elas utilizam outros tipos de energia, isto é transformam a energia hidráulica, térmica ou nuclear em energia elétrica.

Atualmente, as “Centrais Elétricas se classificam segundo a fonte de energia que elas utilizam, que:

Centrais Hidroelétricas

Centrais Termoelétricas

Centrais Nucleares

À escolha da implantação das centrais hidroelétricas, termoelétricas e nucleares, é determinado pela localização da fonte de energia: lago, curso da água, minas de carvão, refinaria de petróleo, gás de alto fornos etc…

Transmissão de energia Elétrica

A energia elétrica tem o seu produtor e o seu centro consumidor. Para ela ir do centro produtor ao centro consumidor precisa ser transportada.

Esse transporte de energia elétrica é feito mediante complexo sistema de linhas e equipamentos elétricos, cujas função compreendem duas etapas:

Transmissão de energia elétrica

Distribuição de energia elétrica.

Essas duas etapas são bem definidas pelos seguintes motivos:

Centro produtor de energia elétrica é apenas um ponto de uma certa região.

Centro consumidor é representado por uma série de pontos que são os consumidores.

Energia Elétrica

É necessário ligar o centro produtor ao centro consumidor. O centro produtor fica distante do centro consumidor, e não é interessante ligá-lo a cada consumidor.

Para isto deve-se ligar o centro produtor ao centro consumidor de distribuição e depois tirar ramificações do centro de distribuição para os diversos consumidores.

Energia Elétrica

A linha (PD) que liga o centro produtor (P) ao centro de distribuição (D), é chamada de l,linha de transmissão e o conjunto de todos os elementos necessários à essa transmissão constitui o “Sistema de Transmissão”. As diversas linhas que unem o centro de distribuição, aos diversos consumidores são as linhas de distribuição e o conjunto de todas essas linhas e seus acessórios constitui o “Sistema de Distribuição”.

Características que identificam Linhas de Transmissão das Linhas de Distribuição

As linhas transmissão podem transportar toda a potência que está sendo gerada, enquanto que as linhas de distribuição transportam apenas uma parcela da potência gerada.

As linhas de transmissão operam em altíssima tensão (por exemplo a linha que liga a Eletropaulo com a Light, operam em 138 Kv a 240 Kv). Enquanto que a linha de distribuição primária funciona em 6 Kv, 13,8 Kv e 25 Kv; e a linha de distribuição secundária funciona com 220 V que é a tensão trifásica mais comum.

As linhas de transmissão apresentam menores perdas que as linhas de distribuição.

Distribuição de Energia Elétrica

Chegamos a última parte de um sistema de energia elétrica e a mais importante para nosso estudo: o “O Sistema de Distribuição”.

As linhas, de transmissão chegam às sub-estações abaixadoras, onde a tensão de transmissão é reduzida aos valores desejados para distribuição. o “O Sistema de Distribuição” é formado pelos alimentadores de alta tensão, transformadores e linhas de baixa tensão.

Subestação Abaixadoras

Reduzem a tensão de transmissão aos valores de distribuição ou para outro valor menor para transmissão.

Transformadores de Distribuição

É empregado para reduzir a tensão, a nível adequado dps diversos tipos de consumidores existentes. Os transformadores de distribuição, são instalados em postes ou câmeras subterrâneas. Estes transformadores devem ser instalados de maneira tal que a corrente fornecida, se reparta igualmente para ambos os lados de saída em baixa tensão.

Iluminação Publica

Em baixa tensão é feita a iluminação pública das ruas e avenidas, utilizando-se atualmente, apenas lâmpadas para 220 volts. Para efetuar o comando das lâmpadas, são usados relés fotoelétricos.

Ligação de Consumidores em BT

Cargas residentes e industriais pequenas, são ligadas diretamente às linhas de BT.

Ligação de Cargas Expressivas

Para as indústrias com cargas expressivas exige-se que as mesmas instalem transformadores próprios.

Circuito de At e BT

Na rede Aérea existem três tipos de circuitos de alta tensão:

Os de 25 Kv = 25 000 volts – 3 fases A – B – C

Os de 13,8 Kv = 13 800 volts – 3 fases A – B – C

Os 7,62 kv MRN Redes Rurais 1 fase (ligações rurais)

Existem também três tipos de circuitos de baixa tensão:

Monofásico – Neutro e fase

Bifásicos – Neutro e duas fases

Trifásicos – Neutro e 3 fases

A energia elétrica

A energia elétrica pode ser definida como a capacidade de trabalho de uma corrente elétrica. Como toda Energia, a energia elétrica é a propriedade de um sistema elétrico que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. O que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica se, no fenômeno descrito a eletricidade realiza trabalho por meio de cargas elétricas.

A energia elétrica pode ser um subproduto de outras formas de Energia, como a mecânica e a química. Através de turbinas e geradores podemos transformar estas formas de energia em eletricidade.

A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis como a força das águas, dos ventos . Fontes que são subproduto da energia solar, já que os ventos são formados pelas correntes de convecção e a energia potencial acumulada nas quedas d’águas também é proveniente do Sol.

Uma das maneiras de se gerar energia elétrica acontece nas hidrelétricas, onde a energia potencial da água é utilizada para movimentar turbinas (energia mecânica) que estão ligadas a geradores. Nestes geradores a energia mecânica é transformada em energia elétrica em um processo próximo ao do dínamo. Isto obedecendo ao princípio de conservação de energia, ou seja, parte da energia utilizada para girar as turbinas é transformada em energia elétrica através da indução magnética.

Outra maneira é observada em uma termelétrica, onde a queima de combustíveis produz vapor que é utilizado para movimentar as turbinas ligadas a geradores.

As várias formas de energia podem ser transformadas em elétrica e, com estas transformações podemos utilizar esta energia de diversas formas distintas como por exemplo, a luz (lâmpada), o calor (chuveiro, aquecedores), o som (rádio).

Fonte: www.wisegeek.com/study.com/br.geocities.com/whatis.techtarget.com

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