Física · 8.ª–12.ª classe
Como calcular a potência elétrica?
Resposta curta
A potência elétrica é a energia transformada por unidade de tempo num aparelho. Calcula-se com P = U × I (tensão vezes corrente), e, usando a lei de Ohm, também com P = R × I2 ou P = U2 ÷ R. A unidade SI é o watt (W): 1 W = 1 J/s. A energia obtém-se com E = P × t.
Fórmula e significado de cada termo
Um aparelho de 1 000 W transforma 1 000 joules de energia elétrica em cada segundo (em calor, luz, movimento, etc.). Quanto maior a potência, mais depressa o aparelho transforma energia.
Potência e energia elétricas
P = U × I · P = R × I2 · P = U2 ÷ R E = P × t
Legenda
| Símbolo | Grandeza | Unidade SI |
|---|---|---|
| P | potência elétrica | watt (W) |
| U | tensão | volt (V) |
| I | corrente | ampere (A) |
| R | resistência | ohm (Ω) |
| E | energia | joule (J) |
| t | tempo | segundo (s) |
De onde vêm as três formas
Parte-se de P = U × I. Com a lei de Ohm, U = R × I, obtém-se P = (R × I) × I = R × I2. Com I = U ÷ R, obtém-se P = U × (U ÷ R) = U2 ÷ R. Escolhe-se a forma que usa os dados disponíveis.
Energia e quilowatt-hora
No SI, a energia mede-se em joule (J). Nas contas da eletricidade usa-se o quilowatt-hora (kWh): a energia consumida por um aparelho de 1 kW durante 1 hora. A relação é 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3,6 × 106 J.
Condições de aplicação
P = U × I vale para qualquer recetor em corrente contínua. Em corrente alternada, para aparelhos que são só resistências (aquecedores, lâmpadas de incandescência), usam-se os valores eficazes de U e I. Para motores e outros aparelhos, a potência real depende ainda do fator de potência, assunto de níveis superiores.
Passo a passo
- Liste os dados e identifique o pedido (P, I, R, E ou custo).
- Escolha a fórmula que usa as grandezas conhecidas: U e I, R e I, ou U e R.
- Converta unidades: mA → A, kW → W, min → s (ou h, se quiser kWh).
- Calcule e escreva a unidade (W, J ou kWh).
- Verifique com outra forma da fórmula ou com a ordem de grandeza (um carregador de telemóvel: poucos watts; um ferro de engomar: cerca de mil watts).
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 (básico) — Potência a partir de U e I
Enunciado: Um ferro de engomar ligado a 220 V é percorrido por uma corrente de 5 A. Qual é a sua potência?
Resolução:
- P = U × I = 220 × 5 = 1 100.
Resposta: P = 1 100 W (1,1 kW). Verificação: 1 100 ÷ 220 = 5 A.
Exemplo 2 — Corrente a partir da potência
Enunciado: Uma chaleira elétrica tem a indicação 2 200 W e é ligada a 220 V. Que corrente consome?
Resolução:
- De P = U × I tira-se I = P ÷ U.
- I = 2 200 ÷ 220 = 10.
Resposta: I = 10 A. Verificação: 220 × 10 = 2 200 W.
Exemplo 3 — Potência dissipada numa resistência
Enunciado: Um resistor de 10 Ω é percorrido por uma corrente de 3 A. Que potência dissipa? E se estivesse ligado a 20 V, com 100 Ω?
Resolução:
- Primeira situação, com R e I: P = R × I2 = 10 × 32 = 10 × 9 = 90 W.
- Segunda situação, com U e R: P = U2 ÷ R = 202 ÷ 100 = 400 ÷ 100 = 4 W.
Resposta: 90 W e 4 W. Verificação: na primeira, U = R × I = 30 V e P = 30 × 3 = 90 W; na segunda, I = 20 ÷ 100 = 0,2 A e P = 20 × 0,2 = 4 W.
Exemplo 4 (nível de exame) — Energia e custo
Enunciado: Um aquecedor de 2 kW funciona 3 horas por dia durante 5 dias. (a) Que energia consome, em kWh? (b) Quanto custa, se o preço fosse, a título de exemplo, 50 kwanzas por kWh? (c) Quanto é a energia da primeira hora, em joule?
Resolução:
- (a) E = P × t = 2 kW × (3 h × 5) = 2 × 15 = 30 kWh.
- (b) Custo = 30 × 50 = 1 500 kwanzas.
- (c) Numa hora: E = 2 kWh = 2 × 3,6 × 106 J = 7,2 × 106 J.
Resposta: (a) 30 kWh; (b) 1 500 kwanzas (preço ilustrativo, não é a tarifa real); (c) 7,2 × 106 J. Verificação: 2 000 W × 3 600 s = 7 200 000 J.
Erros frequentes no cálculo
- Misturar W e kW. 2 kW são 2 000 W. No cálculo em kWh use kW e horas; em joule use W e segundos.
- Usar a fórmula errada para o dado disponível. Se só tem R e I, use R × I2; não invente U.
- Esquecer o quadrado em R × I2 e U2 ÷ R. Dobrar a corrente quadruplica a potência dissipada.
- Confundir potência com energia. O watt mede a rapidez; o kWh ou o joule medem a quantidade total.
- Não converter minutos para horas ao calcular kWh: 30 min = 0,5 h.
- Pensar que a conta de eletricidade paga potência. Paga-se a energia consumida (kWh), que depende da potência e do tempo de uso.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Um carregador fornece 2 A a 12 V. Calcule a potência.
Ver solução
P = U × I = 12 × 2 = 24 W.
2Exercício 2
Um aparelho de 1 100 W está ligado a 220 V. Calcule a corrente.
Ver solução
I = P ÷ U = 1 100 ÷ 220 = 5 A.
3Exercício 3
Um resistor de 50 Ω é percorrido por 2 A. Calcule a potência dissipada.
Ver solução
P = R × I2 = 50 × 22 = 50 × 4 = 200 W.
4Exercício 4
Um ferro de 1,5 kW funciona durante 4 horas. Calcule a energia consumida em kWh e em joule.
Ver dica
1 kWh = 3,6 × 106 J.
Ver solução
E = 1,5 × 4 = 6 kWh. Em joule: 6 × 3,6 × 106 = 2,16 × 107 J (21 600 000 J).
5Exercício 5
Uma lâmpada de 40 W fica acesa 8 horas por dia durante 30 dias. (a) Qual é o consumo em kWh? (b) Se se trocar por uma de 10 W com a mesma luz, quanta energia se poupa no mesmo período?
Ver solução
(a) Tempo total = 8 × 30 = 240 h; E = 0,040 kW × 240 h = 9,6 kWh. (b) Para 10 W: 0,010 × 240 = 2,4 kWh; poupança = 9,6 − 2,4 = 7,2 kWh.
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula para calcular a potência elétrica?
A principal é P = U × I. Com a lei de Ohm obtêm-se P = R × I2 e P = U2 ÷ R, úteis quando só se conhece a resistência com a corrente ou com a tensão.
Como verificar se o resultado está correto?
Calcule a mesma potência por outra forma. No Exemplo 3, a potência de 90 W saiu de R × I2 e confirmou-se com U × I. Confirme ainda as unidades e a ordem de grandeza.
Porque é que um aparelho de maior potência gasta mais energia?
Porque transforma mais joules por segundo. Mas o gasto total também depende do tempo: um aparelho de 2 000 W ligado 15 minutos consome 0,5 kWh, o mesmo que uma lâmpada de 100 W acesa durante 5 horas.
Que erros se cometem ao calcular a potência elétrica?
Misturar W com kW, esquecer o quadrado nas fórmulas com R, e confundir potência (W) com energia (kWh ou J).
Resumo
- P = U × I = R × I2 = U2 ÷ R; unidade: watt, com 1 W = 1 J/s.
- E = P × t; nas contas usa-se o kWh, com 1 kWh = 3,6 × 106 J.
- Escolha a forma da fórmula pelos dados que tem.
- Dobrar a corrente (ou a tensão, em P = U2 ÷ R) multiplica a potência por 4.
- Converta kW → W, mA → A e minutos → horas antes de calcular.
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O Sistema Internacional de Unidades (BIPM), para as definições de watt e joule.
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulo sobre potência e energia elétricas.
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