Tensão Elétrica na Física
Na física, a tensão elétrica é a diferença no potencial elétrico entre dois pontos. Denotada por V, a tensão é definida como a quantidade de energia de trabalho necessária para mover uma unidade de carga elétrica de um ponto de referência (a) para um ponto específico (b) em um campo elétrico. Matematicamente, é expressa como ΔV = Va – Vb.
Conceitos Básicos e Lei de Ohm
Objetos com carga negativa são atraídos para tensões mais altas, enquanto os positivos são atraídos para tensões mais baixas. Consequentemente, a corrente convencional em um fio ou resistor sempre flui de uma tensão mais alta para uma mais baixa. A Lei de Ohm estabelece que um volt é a força necessária para impulsionar um ampere de corrente através de um ohm de resistência.
Unidades e Medidas
No Sistema Internacional de Unidades (SI), o potencial elétrico é expresso em joules por coulomb (J⋅C-1), ou volts (V). As diferenças na energia potencial são mensuráveis e feitas com um voltímetro, geralmente utilizando um potencial de referência comum, como o aterramento do sistema. Um coulomb equivale a aproximadamente 6.28 x 1018 elétrons.
Exemplos de Tensões Típicas
Para ilustrar as diferentes magnitudes de tensão, consideramos alguns exemplos comuns:
- 1.5V (DC) – Tensão aberta típica para pilhas alcalinas não recarregáveis (ex: AAA, AA, C).
- 3.8V (DC) – Tensão comum em baterias de smartphones.
- 12V (DC) – Tensão padrão para baterias de automóveis.
- 110 – 120V (AC) – Tensão padrão em residências no continente americano.
- 3kV – Tensão necessária para gerar cada 1mm de um arco elétrico.
- 110kV – Tensão em linhas de transmissão de energia elétrica.
- 300 MV – Uma descarga típica de relâmpago.
Métodos de Produção de Tensão
Vários métodos podem gerar tensão elétrica:
- Eletricidade Estática – Causada principalmente pelo efeito triboelétrico.
- Eletroquímica – Combinação de químicos e metais para produzir energia elétrica.
- Indução Magnética – Utilização de bobinas de fio e campos magnéticos.
- Efeito Piezoelétrico – Deformação de certos materiais para gerar tensão.
- Termoeletricidade – Aquecimento de materiais distintos unidos.
- Efeito Fotoelétrico – Emissão de elétrons quando a matéria é atingida por radiação eletromagnética.
- Emissão Termiônica – Liberação de elétrons a partir de uma superfície quente.
O Volt – Unidade de Tensão
O volt, nomeado em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta, é a unidade derivada para o potencial elétrico, diferença de potencial elétrico (tensão) e força eletromotriz.
Analogia Hidráulica da Tensão
A analogia hidráulica é uma ferramenta útil para entender como os circuitos funcionam, comparando a tensão elétrica à diferença de pressão que empurra a água através de uma mangueira.
Perguntas Frequentes
Qual a importância do potencial elétrico? Embora o conceito de potencial elétrico seja útil para entender fenômenos elétricos, apenas as diferenças na energia potencial são mensuráveis.
Por que as pilhas alcalinas são de 1.5V enquanto as recarregáveis são de 1.2V? As pilhas primárias diminuem gradualmente de tensão com o uso, começando em 1.5 volts e caindo para 1.2 volts. As secundárias operam de forma mais uniforme, mesmo com apenas 1.2 volts.
Quais são as tensões típicas para dispositivos domésticos? Os dispositivos domésticos comuns operam em uma variedade de tensões, como 1.5V, 3.8V, 12V e 110-120V.
