- Definir o que vem a ser Potência Útil ou Potência Líquida e qual sua expressão para Corrente Contínua?
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Definir o que é “Potência Útil” (ou “Potência Líquida”).
- Apresentar a expressão dessa potência para um circuito em corrente contínua (DC).
Não foram dados números ou figuras; a resolução será feita em termos gerais (variáveis).
Passo 2
Conceito básico de potência elétrica em DC (aula rápida e sem pânico).
A potência elétrica entregue a um elemento num circuito é o produto da tensão nos seus terminais pela corrente que o atravessa. Em notação,
A potência elétrica entregue a um elemento num circuito é o produto da tensão nos seus terminais pela corrente que o atravessa. Em notação,
onde:
-
é a potência (em watts, W), -
é a tensão nos terminais do elemento (em volts, V), -
é a corrente que passa pelo elemento (em ampères, A).
Explicação prática: essa fórmula diz que, por segundo, a energia transferida é igual à carga transferida por segundo (corrente) vezes a energia por carga (tensão). É a fórmula fundamental que vamos usar sempre.
Passo 3
Potência em um resistor (fórmulas úteis que aparecem direto na prova).
Pelo efeito joule, quando o elemento é um resistor de resistência vale a lei de Ohm:
Pelo efeito joule, quando o elemento é um resistor de resistência
Substituindo em
obtemos duas fórmulas alternativas muito usadas:
e
Aqui cada variável significa:
-
é a resistência (em ohms, ); -
e como antes.
Essas formas são úteis conforme o que o enunciado fornece: se tiver corrente, use
; se tiver tensão, use
.
Passo 4
Definição precisa de “Potência Útil” ou “Potência Líquida” (a parte conceitual que encanta o corretor).
Potência Útil (ou Potência Líquida) é a potência efetivamente entregue e dissipada/consumida pela carga externa do circuito — ou seja, a potência que realiza trabalho útil ou produz o efeito desejado na carga, descontadas as perdas internas da fonte. Em termos práticos para um circuito DC com uma fonte real e uma resistência de carga, é a potência dissipada na resistência da carga .
Potência Útil (ou Potência Líquida) é a potência efetivamente entregue e dissipada/consumida pela carga externa do circuito — ou seja, a potência que realiza trabalho útil ou produz o efeito desejado na carga, descontadas as perdas internas da fonte. Em termos práticos para um circuito DC com uma fonte real e uma resistência de carga, é a potência dissipada na resistência da carga
Se a tensão na carga é
e a corrente é
, então a potência útil é
Se a carga for puramente resistiva
, podemos trocar pela forma
Passo 5
Expressão da potência útil em função da fem da fonte e da resistência interna (caso comum em exercícios).
Considere uma fonte de tensão ideal de força eletromotriz com resistência interna
, alimentando uma carga
. Pelo circuito em série, a corrente é
Considere uma fonte de tensão ideal de força eletromotriz
A potência útil dissipada em
é
Substituindo
obtemos a expressão em função de
,
e
:
Aqui:
-
é a força eletromotriz da fonte (V), -
é a resistência interna da fonte ( ), -
é a resistência da carga ( ).
Passo 6
Observação importante de prova (truque que sempre salva pontos).
Se o exercício pedir o valor de que maximiza a potência útil (às vezes cobrado), deriva-se
em relação a
e iguala a zero; o resultado é
(condição de máxima transferência de potência). Substituindo dá a potência máxima
Se o exercício pedir o valor de
Isso é útil para interpretar resultados e responder questões sobre eficiência e otimização.
Resposta
Potência Útil (ou Potência Líquida) é a potência efetivamente entregue e dissipada na carga externa do circuito; é a potência disponível para o trabalho útil, já descontadas as perdas internas da fonte.
Para uma fonte com fem
e resistência interna
alimentando
: