As três unidades mais básicas em eletricidade são tensão (V), corrente (I) e resistência (R). A tensão é medida em volts, a corrente é medida em ampères e a resistência é medida em ohms.
Uma analogia natural para ajudar a entender estes termos é um
sistema de canos hidráulicos. A tensão é equivalente à pressão da água, a
corrente é equivalente à taxa de vazão, e a resistência seria o tamanho
do cano.
Há uma equação básica em engenharia elétrica que mostra como os
três termos se relacionam. Ela diz que a corrente é igual à tensão
divida pela resistência.
I = V/R
Vejamos como esta relação se aplica a sistemas hidráulicos. Digamos
que você tem um tanque de água pressurizada ligado a uma mangueira que
você usa para regar seu jardim.
O que acontece se você aumentar a pressão no tanque? Provavelmente
você pode adivinhar que isto fará com que mais água saia da mangueira. O
mesmo é verdade num sistema elétrico: aumentar a tensão aumenta o fluxo
de corrente.
Digamos que você aumente o diâmetro da mangueira e as conexões com o
tanque. Provavelmente você pode adivinhar que isto também fará com que
mais água saia pela mangueira. Isto é como diminuir a resistência em um
sistema elétrico, o que aumenta o fluxo de corrente.
A potência elétrica é medida em watts. Num sistema elétrico a potência (P) é igual à tensão multiplicada pela corrente.
P = VI
A analogia da água ainda se aplica. Pegue uma mangueira e aponte
para uma roda d’água, como as que eram usadas para girar pedras de
moagem em moinhos d’água. Você pode aumentar a potência gerada pela roda
d’água de duas maneiras. Se você aumentar a pressão da água saindo da
mangueira, ela bate na roda d’água com muito mais força e a roda gira
mais rápido, gerando mais potência. Se você aumentar a taxa do fluxo, a
roda d’água gira mais rápido devido ao peso da água extra que bate nela.
Num sistema elétrico, aumentar a corrente ou a tensão resultarão em
maior potência. Digamos que você tem um sistema com uma lâmpada de 6
volts conectada a uma bateria de 6 volts. A potência de saída da lâmpada
é de 100 watts. Usando a equação acima, podemos calcular a corrente, em
ampères, que seria necessária para ter 100 watts de uma lâmpada de 6
volts.
Você sabe que P = 100W, e V = 6V. Então você pode reorganizar a equação e resolver para I e substituir os números.
I = P/V = 100W / 6V = 16,66 ampères
O que aconteceria se você usasse uma bateria de 12 volts com uma lâmpada de 12 volts para ter uma potência de 100 watts?
100W / 12V = 8,33 ampères
Então este sistema produz a mesma potência, mas com a metade da
corrente. Há uma vantagem em usar uma corrente menor para produzir a
mesma potência. A resistência de fios elétricos consome potência, e a
potência consumida aumenta conforme o aumento da corrente que passa
pelos fios. Você pode ver como isto acontece fazendo uma pequena
reorganização das duas equações. O que você precisa é uma equação para a
potência em termos de resistência e corrente. Vamos reorganizar a
primeira equação:
I = V / R pode ser reescrita como V = I R
Agora você pode substituir a equação para V na outra equação:
P = V I substituído para V teremos P = IR I, ou P = I2R
O que esta equação diz é que a potência consumida pelos fios
aumenta se a resistência dos mesmos aumentar (por exemplo, se os fios
ficam menores ou são feitos de um material menos condutivo). Mas ela
aumenta drasticamente se a corrente que passa pelos fios aumentar. Então
usar uma tensão mais alta para reduzir a corrente pode tornar sistemas
elétricos mais eficientes. A eficiência dos motores elétricos também
melhora com altas voltagens.
Esta melhora na eficiência é o que tem levado a indústria
automobilística a adotar um padrão de alta voltagem. Os fabricantes de
carros estão mudando dos atuais sistemas elétricos de corrente de 12
volts para um sistema elétrico de 42 volts. A demanda por eletricidade
em carros tem aumentado constantemente desde que os primeiros carros
foram produzidos. Os primeiros carros não tinham faróis dianteiros
elétricos, usavam lanternas a óleo. Hoje, os carros têm milhares de
circuitos elétricos, e os futuros carros irão demandar ainda mais
potência. A mudança para 42 volts ajudará os carros a atenderem à maior
demanda elétrica dos veículos sem ter que aumentar o tamanho dos fios e
geradores para lidar com uma corrente maior.
FONTE:UOL
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