Aquecimento de condutores

Tarcisio Zewe Duarte · 19 de junho de 2017

Bom dia, primeiramente gostaria de expor duas coisas relacionadas ao aquecimento de condutores elétricos: a primeira delas é em relação a quantidade de corrente que passa por um condutor, quanto maior a corrente, maior será o atrito, e maior será a potência dissipada na forma de calor, isto é fato, a segunda esta em relação a área da seção transversal de um condutor, quanto menor esta área, maior também será o atrito, e maior será a potência na forma de calor. Esta segunda "lei", esta amarrada com a primeira, pois para se gerar atrito, é necessário ter corrente elétrica, caso contrário, o fio mais fino do mundo nunca aquecerá se não tiver passando por ele nenhuma corrente, ou um corrente muito baixa. Com base nestas hipóteses minha dúvida é a seguinte, dois fios, um fino e um grosso, mas de mesmo comprimento, submetidos a mesma tensão, e alimentando uma carga de igual impedância, mas mais fino aquecendo mais que o mais grosso, passará por eles a mesma corrente?

Caso a resposta seja negativa, ou seja, pelo mais fino passar menor corrente, como pode este fio fino aquecer, visto que, apesar da sua área de seção ser menor, proporionando um maior atrito, se sua corrente diminuiu, o atrito também não diminui, e por consequencia a temperatura do condutor não cai?

albert_emule · 20 de junho de 2017

Uma vez que o fio apresenta resistência maior, aquecerá mais, diminuindo um pouco da corrente que chega à carga.

O calculo envolvido aí é da potência elétrica.

O fio por ter resistência mais alta, passa a dissipar parcela da potência que deveria ir para a carga, sobre si mesmo.

Se o fio dá uma queda de 10V em corrente de 20A....10 vezes 20 = 200 watts.

Geralmente a fiação das redes elétricas são calculadas para perder em calor menos 10% da potência máxima que elas foram calculadas para fornecer.

Limites de queda de tensão fixados pela NBR 5410: 4% para as instalações alimentadas diretamente pela rede de distribuição pública de baixa tensão;e 7% para as instalações que contam com subestação própria ou com geração própria.

21 de junho de 2017

Boa noite pessoal, isto parece ser uma questão óbvia, mas é mais complexa do que muitos pensam, até hoje isto não foi muito bem explicado para grande maioria das pessoas, principalmente no nosso sistema de ensino fraco que temos aqui no Brasil, que trata de diversos assuntos de forma superficial.

Primeiraramente é preciso definir o que é o "consumo de energia elétrica". Sabe-se que as concessionarias cobram por kilowatt hora, ou seja pela potência consumida. Mas o que é esta potência consumida? Ora, em eletricidade a formula derivada da lei de Ohm (P=I*V), ou seja a potencia depende da existência de uma tensão ou ddp, e de uma corrente circulante, se nao existir tensão nao havera corrente, e nao existindo corrente nao existira potência consumida óbviamente. Como a tensão que as concessionárias normalmente é fixa, a potência consumida depende da corrente elétrica circulante, ou da velocidade do fluxo de elétrons, lembre-se quanto maior a velocidade do fluxo, mais rápido o disco do wattímetro do quadro de medição vai girar.

adicionado 15 minutos depois

Partindo-se deste princípio, a velocidade depende de dois fatores: da força que esta empurrando estes elétrons, pois quanto mais força mais rápido eles poderão se movimentar, também da queda de tensão introduzida pela resistência ômica do circuito. Ai esta a grande sacada, a resistência calculada pela lei de ohm, não atua diretamente sobre a corrente, mas sim introduz uma queda de tensão no circuito, na qual pelo fato de se ter uma tensão menor no circuito, haverá por consequência uma corrente menor por ele circulando, ou seja uma velocidade menor no fluxo de elétrons.

adicionado 35 minutos depois

Assim sendo a lei de Ohm trata da queda de tensão implementada num circuito. Ja o atrito e a dissipaçao de calor pela passagem da corrente elétrica, são tratadas pelas leis de Joule. Segundo essas leis o atrito pode ser gerado tanto pela natureza do material que esta sendo percorrido por uma corrente elétrica, como também pela velocidade com que esta corrente circula por ele. Ja a queda de tensão, depende do comprimento do material e assim como no atrito, também depende da natureza do material. Deste modo, quanto maior o comprimento de um material, menor sera a corrente que circula por ele, menor tambem sera o atrito e a temperatura dissipada, pois segundo a formula (F=K*Q*Q/D2), quanto maior a distância entre duas cargas, ou pontos de diferença de pontencial, menor será a força sobre o movimento dos elétrons, e mais lentamente eles irão se movimentar. Ora, se os elétrons estão se movimentando mais devagar, o choque contra os átomos do material em questão será menor, por consequência o atrito e dissipaçao de calor será menor.

adicionado 50 minutos depois

A formula da resistividade elétrica (R=p*L/A), relaciona tanto a queda de tensão da lei de Ohm, com o atrito e o trabalho elétrico das leis de Joule, por meio da resistivida específica de cada tipo de material, representada pela letra "p", que tanto introduz queda de tensão, e ao mesmo tempo atrito. Já a variável comprimento "L" introduz no circuito apenas queda de tensão, e a variável área da seção "A", ou espessura do marial, é responsavel apenas pelo atrito e aquecimento do circuito. Agora outro ponto importante à ser observado: O diâmetro de um condutor, tem influência sobre o atrito, e sobre quantidade de elétrons que podem circular juntos, "lado à lado" em um condutor, mas não nessesariamente sobre a sua velocidade.

21 de junho de 2017

Imagine a seguinte analogia: têm-se três rodovias, uma com pista dupla com uma terceira faixa, outra apenas com pista dupla, e outra com pista simples de mão única, cada uma delas representando um fio de 10mm, outra 6mm, e outra de 1,5mm respectivamente. Os veiculos que circulam nesta rodovias, são os elétrons que circulam no fio. Na primeira pista a mais larga de todas, três veículos poderão circular lado a lado ao mesmo tempo, segunda rodovia, dois veiculos na mesma pista, na terceira, apenas um, se você nao quiser andar na contramão. Observe que todos estes veículos, independe da pista em que estiverem, poderão estar andandado todos na mesma velocidade, assim como em fios de diferentes bitolas, podem ser percorridos por correntes elétricas de velocidades iguais. A diferença é que na primeira pista podem circular 3 veículos ao mesmo tempo, na segunda 2, e na primeira apenas 1. Agora imagine outro quesito: Nessas 3 pistas, todos os veículos poderão estar trafegando na mesma velocidade, só que uma determinada velocidade que seria segura para se trafegar na pista mais larga, pode não ser na pista mais estreita. Assim é também na eletricidada, um elétron circulando na mesma velocidade em um condutor de menor bitola, fará este condutor aquecer mais, devido ao maior atrito que este eletron sofreria, do que se estivesse circulando na mesma velocidade em um condutor de maior bitola, o qual ofereceria menor atrito, teria mais massa para distribuir e dissipar melhor o calor.

albert_emule · 21 de junho de 2017

2 horas atrás, Tef2017 disse:

Imagine a seguinte analogia: têm-se três rodovias, uma com pista dupla com uma terceira faixa, outra apenas com pista dupla, e outra com pista simples de mão única, cada uma delas representando um fio de 10mm, outra 6mm, e outra de 1,5mm respectivamente. Os veiculos que circulam nesta rodovias, são os elétrons que circulam no fio. Na primeira pista a mais larga de todas, três veículos poderão circular lado a lado ao mesmo tempo, segunda rodovia, dois veiculos na mesma pista, na terceira, apenas um, se você nao quiser andar na contramão. Observe que todos estes veículos, independe da pista em que estiverem, poderão estar andandado todos na mesma velocidade, assim como em fios de diferentes bitolas, podem ser percorridos por correntes elétricas de velocidades iguais. A diferença é que na primeira pista podem circular 3 veículos ao mesmo tempo, na segunda 2, e na primeira apenas 1. Agora imagine outro quesito: Nessas 3 pistas, todos os veículos poderão estar trafegando na mesma velocidade, só que uma determinada velocidade que seria segura para se trafegar na pista mais larga, pode não ser na pista mais estreita. Assim é também na eletricidada, um elétron circulando na mesma velocidade em um condutor de menor bitola, fará este condutor aquecer mais, devido ao maior atrito que este eletron sofreria, do que se estivesse circulando na mesma velocidade em um condutor de maior bitola, o qual ofereceria menor atrito, teria mais massa para distribuir e dissipar melhor o calor.

E o que acontece quando o fio é resfriado a baixo de zero?

Fios de chumbo por exemplo, existe uma temperatura que ele se torna super condutor.

E tem umas ligas que se tornam super condutoras a partir de 140 graus negativos.

Ao ficar super condutor, parece que perde este atrito.

Eu li sobre um cabo super condutor que estavam confeccionando na Itália que a sessão condutora, tinha apenas 12mm² e este cabo conseguia conduzir até 10 mil amperes, sem perder potência em calor.

Onde está o atrito neste caso?

adicionado 17 minutos depois

As vezes uma pergunta simples pode ter resposta bem complexa.

Veja um exemplo:

https://www.youtube.com/watch?v=geMcbvYcVCs

21 de junho de 2017

Este é o ponto, a resistência ôhmica é inversamente proporcional a potência e aumento da temperatura. Pois num circuito resistivo, aumentar a resitência ômica, se a tensão permanecer a mesma, implica na redução da corrente, numa menor dissipação de potência, e consequentemente numa menor dissipaçao de temperatura. Um exemplo de uma situação real, é o chuveiro elétrico, suponha um chuveiro de potência 5400W, ligado numa rede tensão de 127W. Segundo a lei de Ohm, quando este chuveiro estiver dissipando sua potência máxima, sua corrente (I=P/U) será de aproximadamente 42,51 ampéres, e sua resistência (R=U/I) será de aproximadamente 2,98♎, nesta condição, o chuveiro estará aquecendo ao máximo. Mas suponhamos que se queira que a água não fique muito quente,no caso coloque-se a chave para uma posição intermediaria, em que nao se tenha mais uma água não muito quente, mas também não muito fria. Fazendo isto, o comprimento da resistência é aumentado, proporcionando um aumento na resistência ôhmica, ocasionando uma queda na tensão, e por consequência na corrente. Supondo que agora a resistência ôhmica tenha subido para 20♎, ora como a tensão continua sendo a mesma, a corrente cairá agora para 20 ampéres, e a potência cairá para aproximadamente 800 watts. Neste caso, o chuveiro vai dissipar bem menos calor do que antes.

adicionado 17 minutos depois

@albert_emule Ao meu ver, existem dois conceitos semelhantes, mas que não são iguais, sendo a resistência ôhmica, e a resistividade, apesar de ambos possuirem a mesma definição, a forma como atuam num circuito é diferente.

A resistência ôhmica, ocasiona queda de tensão, e por consequência na corrente e na potência. Ja resistividade, colaca atrito para a corrente, aumentando a dissipaçao de potência na forma de calor, mas sem alterar o seu valor, pois se fosse o contrario, se a corrente fosse reduzida significativamente, a temperatura num condutor diminuiria também, mas não é o que ocorre,pois veja, a dissipassão de potência e calor, depende do atrito e da corrente, se você diminuir o atrito ou a corrente, você tem um diminuição na dissipaçao de temperatura. É ai que está a essência dos supercondutores, reduzir o atrito, para a corrente, para reduzir a temperatura de um condutor!

Renato.88 · 21 de junho de 2017

Quanto mais quente, maior a resistência.

Um lugar onde é possível ver isso é nas lâmpadas incandescentes, é só medir a resistência delas desligadas e verá que o valor não condiz com a potência em watts marcada nela.

O calor dilata o material, os átomos ficam mais distantes entre si e isso diminui a velocidade da troca dos elétrons.

albert_emule · 21 de junho de 2017

O gráfico de potência segue, digamos assim um formato de montanha:

Conforme o condutor tem a sua resistência elétrica aumentada, a potência dissipada nele (o condutor) aumenta proporcionalmente ao aumento da resistência elétrica.

Mas chega num num ponto que a potência dissipada no condutor não mais aumenta.

Daí por diante, um aumento adicional de resistência no condutor, faz com que a potência dissipada diminua.

O que ocorre é que no momento que a potência dissipada no condutor é igual a potência dissipada na carga, não existem mais meios da potência dissipada no condutor aumentar. A partir daí, um aumento de resistência adicional no condutor, fará com que a potência diminua.

Então segue um gráfico:

A potência dissipada sobe até um máximo e depois, se continuarmos a aumentar o comprimento do fio fazendo a resistência do fio aumentar mais ainda, a potência dissipada tenderá a abaixar.

22 de junho de 2017

Obrigado pessoal pelas respostas de vocês! Com base nas suas respostas, pude tirar as seguintes conclusões:

- Cada valor valor de resistência, possui um valor de corrente limiar, máximo. Acima deste valor, a potência dissipada na forma de calor, destruirá o material percorrido pela eletricidade!

- A potência é diretamente proporcional a tensão e a corrente, mas inversamente proporcional à resistência. Se eu aumentar a resistência eu estarei diminuindo a corrente e a potência dissipada. Para aumentar a potência nomamente para este valor de resistência, eu preciso aumentar a tensão em cima desta resistência, para que a potência seja aumentada!

- Existem três tipos de resistência elétrica atuando ao mesmo tempo sobre os materias: a resistência relacionada ao seu comprimento, que tem influência apenas na queda de tensão, a resistência de seção ou de bitola, a qual tem influência apenas na dissipação de temperatura, pois um condutor mais grosso terá mais massa para distribuir o calor, do que um mais fino, e a resistência específica de cada material, relacionado à sua estrutura atômica. Esta resistência e responsável tanto pelo atrito, e por consequência pelo calor gerado, como também pela queda de tensão do material.

- A elevaçao da temperatura, eleva a resistência específica do material, pois o aumento da temperatura, altera a sua estrutura atômica. Aumentando a temperatura, aumenta-se a resistência, e por consequência a queda de tensão, de modo que a corrente não aumenta, pois se fizer isso a resistência tambem aumenta pela elevação da temperatura. A corrente e a potência, também não caem muito, pois se isto ocorresse, a temperatura cairia, e a resistencia também, o que faria elas aumentarem imediatamente. Por isso para um valor de tensão e resistência fixo de um material, a corrente, a potência e a temperatura se mantém fixas e estáveis num determinado valor. A temperatura neste caso, só retornária a aumetar, se fosse aumentada a tensão aplicada sobre o material.

- Num material de alta resistência, uma corrente de valor baixo, é suficiente para gerar atrito, e aquecer este material ao ponto de destruí-lo, contudo, seria necessário uma alta tensão para produzir este valor de corrente. Ja em um material de resistência baixa, como a resistência é pequena, altíssimos valores de corrente são necessários para gerar atrito neste baixo valor de resistência, e se atingir a temperarura de fusão deste material, porém, como a resistência é baixa, pequenos valores de tensão podeem fazer este material atingir facilmente altíssimos valores de corrente, e por consequência de temperatura ao ponto de fundir este material.

- De tudo isto esposto, pode-se dizer que ocorre uma situação curiosa na física: Supondo que eu esteja num falor de resistência limiar entre o valor de resistência mais baixo possível, antes de 0♎ e da supercondutância. Se eu aplicar uma tensão altíssima neste material, eu terei uma corrente altíssima, que estará gerando atrito nesta resistência, a qual apesar de muito baixa ela existe, e por consequência uma alta temperatura será gerada, ao ponto de poder fundir o fio. Mas se eu passar esta material a 0♎, para este mesmo valor de tensão que estava sendo anteriormente aplicado, ele atingirá a supercondutância e sua corrente se elevará a valores infinitos, mas sua temperatura caíra a 0 graus, por conta de não se ter mais nenhum atrito.

Mais uma vez agradeço a todos pelas respostas!

albert_emule · 22 de junho de 2017

2 horas atrás, Tef2017 disse:

Obrigado pessoal pelas respostas de vocês! Com base nas suas respostas, pude tirar as seguintes conclusões:

- Cada valor valor de resistência, possui um valor de corrente limiar, máximo. Acima deste valor, a potência dissipada na forma de calor, destruirá o material percorrido pela eletricidade!

Cada fio ou cabo possui um valor de corrente limite. Por exemplo: Cabo de 6mm² suporta até 39A.

Se fizermos circular mais corrente que o especificado, o calor gerado pela dissipação de potência na resistência, comprometerá o isolamento do material. Podendo até derreter o isolamento em alguns casos extremos.

- A potência é diretamente proporcional a tensão e a corrente, mas inversamente proporcional à resistência. Se eu aumentar a resistência eu estarei diminuindo a corrente e a potência dissipada. Para aumentar a potência nomamente para este valor de resistência, eu preciso aumentar a tensão em cima desta resistência, para que a potência seja aumentada!

Isso será verdade se o resistor em questão seja a carga, tal como o resistor de um chuveiro.

Caso esteja se referindo à resistência dos cabos condutores, um aumento de resistência nos cabos fará aumentar a potência de dissipação nos cabos e diminuir a potência nas gargas.

E este aumento de potência dissipada nos cabos condutores, aumenta com o aumento da resistência e continua a aumentar enquanto a resistência dos cabos aumentar (Com aumento de tamanho do cabo por exemplo) e o limite é atingido quando a potência dissipada nos cabos se iguala com a potência dissipada na carga.

E você nem precisa ultrapassar os limites de corrente de um cabo para este aumento de potência dissipada ocorrer.

Por exemplo:

O limite de corrente de um cabo de 6mm² flexível é de 39A.

Mas se você usar este cabo em apenas 20A para transportar uma potência por distância muito grande, a dissipação por toda a extensão do cabo será tão grande que a potência dissipada poderá se dividir igualmente entre a carga e o cabo.

Se você tiver transportando 4400 watts que são exatos 20A em 220V, haverá uma distância que a potência na carga cairá para 1100 watts e os cabos estarão dissipando 1100 watts em calor.

E mesmo o cabo de 6mm² estando dissipando 1100 watts, ainda estará com a corrente dentro das especificações e com bastante folga com os 20A.

É por isso que usam alta tensão para transportar potência por longas distâncias.

Quanto maior é a distância, maior é a tensão:

Existem linhas de 500 mil voltes.

Também tem as de 60 mil voltes

tem as de 13.8 voltes

E tem as linhas finais de 127 e 220Vac.

Isso porque a tensão alta diminui a corrente. Daí as perdas nos cabos diminuem.

2 horas atrás, Tef2017 disse:

- Existem três tipos de resistência elétrica atuando ao mesmo tempo sobre os materias: a resistência relacionada ao seu comprimento, que tem influência apenas na queda de tensão, a resistência de seção ou de bitola, a qual tem influência apenas na dissipação de temperatura, pois um condutor mais grosso terá mais massa para distribuir o calor, do que um mais fino, e a resistência específica de cada material, relacionado à sua estrutura atômica. Esta resistência e responsável tanto pelo atrito, e por consequência pelo calor gerado, como também pela queda de tensão do material.

Todas estas grandezas que você chama de "três tipos de resistências" são exatamente a mesma. Não tem diferença entre elas.

Qualquer resistência que o cabo venha a ter, terá influência na queda de tensão quando o cabo estiver alimentando as cargas.

Porém qualquer queda de tensão significativa também dissipar muita potência, como o exemplo que dei do cabo de 6mm² distribuindo 4400W para tão longe, que que a própria resistência do cabo abaixaria a potência na carga de 4400W para 1100 watts. Só que o próprio cabo iria dissipar 1100 watts. Mas como se trata de um cabo muito grande, estes 1100 watts de calor se dividiria igualmente por toda a extensão do cabo e o cabo ainda estaria bem frio, mesmo dissipando os 1100 watts.

O problema do aquecimento destrutivo está apenas na área em que a potência está sendo dissipada.

Se você fizer dissipar 1100 watts de calor numa área muito pequena, claro que vai derreter e queimar. Se você dissipar 1100 watts numa área grande o suficiente, vai ficar apenas morno.

É a mesma lógica de colocar dissipadores nos reguladores de tensão. Quando colocamos dissipadores nos reguladores, estamos apenas aumentando a área em que a potência será dissipada. Por isso o regulador fica mais frio.

Se você pegar um cabo de 6mm² flexivel por 10 metros e aumentar a corrente nele até a potência dissipada na resistência do próprio cabo atingir 1100 watts, ele vai virar brasa, pois terá muita potência dissipada sobre pouca área.

2 horas atrás, Tef2017 disse:

- A elevaçao da temperatura, eleva a resistência específica do material, pois o aumento da temperatura, altera a sua estrutura atômica. Aumentando a temperatura, aumenta-se a resistência, e por consequência a queda de tensão, de modo que a corrente não aumenta, pois se fizer isso a resistência tambem aumenta pela elevação da temperatura. A corrente e a potência, também não caem muito, pois se isto ocorresse, a temperatura cairia, e a resistencia também, o que faria elas aumentarem imediatamente. Por isso para um valor de tensão e resistência fixo de um material, a corrente, a potência e a temperatura se mantém fixas e estáveis num determinado valor. A temperatura neste caso, só retornária a aumetar, se fosse aumentada a tensão aplicada sobre o material.

Este princípio era usado para estabilizar tensão em rádios valvulados.

Existiu uma válvula com filamento de ferro sobre gás hidrogênio num bulbo, como uma lâmpada.

A tensão poderia variar dentro de certo percentual que a corrente circulante seria aproximadamente a mesma.

Se a tensão aumentasse, o filamento aquecia mais, fazendo aumentar a resistência e estabilizava a corrente.

Mas a válvula foi feita para ter este principio bem amplificado.

Em fios e cabos comuns, este principio é imperceptível, pois a variação de resistência por calor, é praticamente inexistente.

2 horas atrás, Tef2017 disse:

- Num material de alta resistência, uma corrente de valor baixo, é suficiente para gerar atrito, e aquecer este material ao ponto de destruí-lo, contudo, seria necessário uma alta tensão para produzir este valor de corrente. Ja em um material de resistência baixa, como a resistência é pequena, altíssimos valores de corrente são necessários para gerar atrito neste baixo valor de resistência, e se atingir a temperarura de fusão deste material, porém, como a resistência é baixa, pequenos valores de tensão podeem fazer este material atingir facilmente altíssimos valores de corrente, e por consequência de temperatura ao ponto de fundir este material.

Isso é bem relativo

Eu considero apenas potência dissipada sobre a ária e analiso se é uma área pequena ou grande.

Sendo área grande, não vai aquecer tanto. Sendo área pequena, vai aquecer muito.

A questão da resistência do material ser muito baixa ou muito alta, influencia apenas nas impedâncias:

Eu posso fazer um resistor de 0.1 Ohms dissipar 1000 watts e consumir aproximadamente 1000 watts de uma rede de 220Vac

Assim como também posso fazer um resistor de 48.45 Ohms dissipar os mesmos 1000W na rede de 220Vac.

A diferença é a impedância:

No resistor de 0.1 Ohms eu uso um transformador casador de impedância, que casará as impedâncias fazendo transferir 1000W pro resistor de 0.1R. Fazendo consumir apenas 1100 watts da rede. 100 watts a mais por causa das perdas do transformador.

Mas para efeito de eficiência energética, eu sempre considero a resistência do cabo.

Calculo para não perder mais que 10% da potência que a carga consumirá.

- De tudo isto esposto, pode-se dizer que ocorre uma situação curiosa na física: Supondo que eu esteja num falor de resistência limiar entre o valor de resistência mais baixo possível, antes de 0♎ e da supercondutância. Se eu aplicar uma tensão altíssima neste material, eu terei uma corrente altíssima, que estará gerando atrito nesta resistência, a qual apesar de muito baixa ela existe, e por consequência uma alta temperatura será gerada, ao ponto de poder fundir o fio. Mas se eu passar esta material a 0♎, para este mesmo valor de tensão que estava sendo anteriormente aplicado, ele atingirá a supercondutância e sua corrente se elevará a valores infinitos, mas sua temperatura caíra a 0 graus, por conta de não se ter mais nenhum atrito.

Na verdade não é bem atrito. É outra coisa rsrsrs. Acredito que não exista atrito nestas dimensões atômicas rsrsrs; Eles obsolescem orbitas de energia.

Existem camadas que onde os elétrons estão bem presos por energia muito grande. Quando são acarrancados das camadas, liberam energias violentas.

Vi um físico comentar que a energia contida em um só átomo, é capaz de arremessar um grão de areia numa distância de 1 centímetro.

É daí que vem a força das bombas atômicas.

Mas se referir a atrito deve facilitar o entendimento.

Os elétrons ainda não são totalmente compreendidos.

Eles se comportam tanto como partícula, como também se comportam como onda e isso ao mesmo tempo.

Isso foi comprovado num experimento chamado de fenda dupla.

O elétrons se comporta ao mesmo tempo como onda, como se fosse uma onda eletromagnética e também como partículas. Como se fossem bolinhas de gude.

Boa sorte nos estudos.

2 horas atrás, Tef2017 disse:

Mais uma vez agradeço a todos pelas respostas!

22 de junho de 2017

2 horas atrás, albert_emule disse:

Mas esta potência dos cabos a qual você se refere, não tem influência sobre o consumo de energia, visto que ela esta causando um queda de tensão e reduzindo a corrente. Ora, se esta potencia esta diminuindo o fluxo dos elétrons, se esta corrente estivesse provindo de uma bateria por exemplo, ela demoraria então mais tempo para se descarregar, do que se existisse uma queda de tensão menor. Esta potênca é diferente da potência na carga, pois ela provoca queda de tensão.

adicionado 2 minutos depois

3 minutos atrás, Tef2017 disse:

Mas esta potência dos cabos a qual você se refere, não tem influência sobre o consumo de energia, visto que ela esta causando um queda de tensão e reduzindo a corrente. Ora, se esta potencia esta diminuindo o fluxo dos elétrons, se esta corrente estivesse provindo de uma bateria por exemplo, ela demoraria então mais tempo para se descarregar, do que se existisse uma queda de tensão menor. Esta potênca é diferente da potência na carga, pois ela provoca queda de tensão.

Esta potência seria digamos assim, uma "contra-potência" gerada pela resistência do fio, a qual esta contra a potência da fonte de aimentação.

adicionado 21 minutos depois

Outro ponto que considero, é que o aumento da distância diminui a temperatura dissipada, pois com o aumento distância você reduz a força, e aumenta a queda de tensão. Ora a tensão deriva da fórmula da lei de Coulomb (F=K*Q*Q/D2), esta formula diz que quanto mais você aumenta a a distância entre os pontos de um campo elétrico, ou diferença de potêncial, você diminui a força entre eles. Ora, é sábio que a tensão é a força que move os elétrons, sem ela os mesmos ficam parados, qualquer coisa que reduza esta força, diminui o movimento do fluxo de elétrons, que é a corrente. Esta queda de tensão pelo aumento da distância, é válida tanto para uma resistência de um chuveiro, como para os fios das torres que ligam uma usina à uma sbestação, ou uma subestaçao aos consumidores!

albert_emule · 22 de junho de 2017

4 minutos atrás, Tef2017 disse:

Mas esta potência dos cabos a qual você se refere, não tem influência sobre o consumo de energia, visto que ela esta causando um queda de tensão e reduzindo a corrente. Ora, se esta potencia esta diminuindo o fluxo dos elétrons, se esta corrente estivesse provindo de uma bateria por exemplo, ela demoraria então mais tempo para se descarregar, do que se existisse uma queda de tensão menor. Esta potênca é diferente da potência na carga, pois ela provoca queda de tensão.

Sim. Influencia no consumo.

As perdas devem ser a menor possível nos cabos.

Numa bateria de 12V então, queda de 1V sobre potência de 200W já dão perdas da ordem de uns 16 watts.

16 watts dá para acender uma lâmpada capaz de iluminar uma sala inteira.

Por isso eu acho perdas de 16W num cabo, altas demais.

A forma mais eficiente de dimensionar cabos, ao meu ver é pela potência dissipada em watts.

Daí a melhor forma é você achar a tabela do cabo que informa a resistência elétrica por Km.

Estando com o valor de resistência elétrica por Km em mãos, basta executar um calculo simples de perdas em watts nos cabos para a sua carga.

Isso é bom, pois você define exatamente o quanto de potência você quer que os cabos desperdicem.

adicionado 6 minutos depois

45 minutos atrás, Tef2017 disse:

Mas esta potência dos cabos a qual você se refere, não tem influência sobre o consumo de energia, visto que ela esta causando um queda de tensão e reduzindo a corrente. Ora, se esta potencia esta diminuindo o fluxo dos elétrons, se esta corrente estivesse provindo de uma bateria por exemplo, ela demoraria então mais tempo para se descarregar, do que se existisse uma queda de tensão menor. Esta potênca é diferente da potência na carga, pois ela provoca queda de tensão.

adicionado 2 minutos depois

Esta potência seria digamos assim, uma "contra-potência" gerada pela resistência do fio, a qual esta contra a potência da fonte de aimentação.

adicionado 21 minutos depois

Outro ponto que considero, é que o aumento da distância diminui a temperatura dissipada, pois com o aumento distância você reduz a força, e aumenta a queda de tensão. Ora a tensão deriva da fórmula da lei de Coulomb (F=K*Q*Q/D2), esta formula diz que quanto mais você aumenta a a distância entre os pontos de um campo elétrico, ou diferença de potêncial, você diminui a força entre eles. Ora, é sábio que a tensão é a força que move os elétrons, sem ela os mesmos ficam parados, qualquer coisa que reduza esta força, diminui o movimento do fluxo de elétrons, que é a corrente. Esta queda de tensão pelo aumento da distância, é válida tanto para uma resistência de um chuveiro, como para os fios das torres que ligam uma usina à uma sbestação, ou uma subestaçao aos consumidores!

Vou ficar por aqui, pois está entrando naquela questão apresentada no vídeo.

Carlos Zanon · 22 de junho de 2017

42 minutos atrás, Tef2017 disse:

Mas esta potência dos cabos a qual você se refere, não tem influência sobre o consumo de energia, visto que ela esta causando um queda de tensão e reduzindo a corrente. Ora, se esta potencia esta diminuindo o fluxo dos elétrons, se esta corrente estivesse provindo de uma bateria por exemplo, ela demoraria então mais tempo para se descarregar, do que se existisse uma queda de tensão menor. Esta potênca é diferente da potência na carga, pois ela provoca queda de tensão.

Assim como o nosso colega @albert_emule citou logo acima, influência sim!

Lembre-se dos conceitos de maquinas térmicas de Carnot...

Quanto maior a temperatura menor a eficiência, visto que como nosso colega @Mestre88 também já mencionou...

Quanto maior a temperatura, maior dilatação do material, logo... com a dilatação do material, temos também o aumento da resistência deste material...

23 de junho de 2017

Desculpe pessoal, mas quanto mais discutimos esta assunto mais confuso fica pra mim, parece que uma coisa vai contra a outra. Isto está me causando uma ansiedade, uma obseção, um mal estar

Carlos Zanon · 23 de junho de 2017

2 horas atrás, Tef2017 disse:

Desculpe pessoal, mas quanto mais discutimos esta assunto mais confuso fica pra mim, parece que uma coisa vai contra a outra. Isto está me causando uma ansiedade, uma obseção, um mal estar

Veja só...

R = pL / A, onde R = Resistência, p = resistividade do material, L = comprimento e A = Largura

Para o cobre em 20ºC temos:

p0 = 1,72×10^-8
t0 = 20
a = 0,0039

A Fórmula é:

p = p0 * [ 1+ a(t – t0)]

E para dilatação térmica temos...

L1 = L0 * a * (t-t0)
Lf = L + L1

Para o cobre, a = 17 × 10^-6

Vamos supor que num fio de cobre de 200mm (20cm) e bitola de 1mm, percebemos que subiu de 20ºC para 45ºC...

Temos para 20ºC a resistência de:

R0 = 1.72x10^-8 * 200 / 1
R0 = 0.00000344 ohms
R0 = 3.44 uOhms

Para 45ºC temos que saber qual foi a variação de tamanho que o fio teve... então...

L1 = 200 * 17 * 10^-6 * (45-20)
L1 = 0.085 em comprimento
Lf = 200 + 0.085 = 200.085mm de comprimento

Calculamos agora a dilatação da bitola...

A1 = 1 * 17 * 10^-6 * (45-20)
A1 = 0.000425
Af = 1 + 0.000425 = 1.000425mm

Calculamos a resistividade para a variação de temperatura:

p = 1.72*10^-8 * ( 1 + ( 0.0039 * (45-20) ) )
p = 1.89*10^-8

Agora, calculamos a nova resistência do fio...

R1 = 1.89*10^-8 * 200.085 / 1.000425
R1 = 0.00000378
R1 = 3.78 uOhms

Tivemos uma variação de...

Rdif = R1 - R0
Rdif = 3.78 - 3.44
Rdif = 0.34 uOhms

Veja... são quase 10% de aumento na resistência... ou seja... você perdeu eficiência de condutividade do fio quando a temperatura dele passou de 20ºC para 45ºC, pois resistindo mais há limitação de corrente, havendo limitação de corrente, proporcionalmente há uma queda de tensão.

Em fiações como esta com bitola de 1mm e 200mm de comprimento (20cm) a variação é mínima, praticamente desconsiderável, mas já é possível ver um aumento de resistência no fio por volta dos 10% nas temperaturas que estipulei aqui...

Então, assim como prega Carnot... "quanto maior a temperatura menor a eficiência", este também se aplica a fiações visto que há variações de sua resistência interna, conforme variação de temperatura, e esta por sua vez, acaba por limitar ou melhorar a condutividade. E assim sendo, acaba por comprovado o ganho e/ou perca de eficiência dos fios usando conceitos básicos de Carnot.

23 de junho de 2017

Bom mas o que eu quero entender é o seguinte: se eu simplesmente aumentar o comprimento do fio, a temperatura provocada pela corrente e pela potência aumenta?

Ao meu ver, não. Pois para uma temperatura constante, mesma tensão aplicada, aumentar a restência de um fio, pelo aumento do seu comprimento implica numa queda de tensão sobre o fio. Dimunindo a tensão, Você diminui a corrente e por consequência a potência. Dei o exemplo do chuveiro, quando você aumenta o comprimento da resistência, na chave "verão-inverno", automáticamente você tem uma redução na potência dissipada, e por consequência na temperatura. Outro exemplo é o potênciometro, você varia a sua resistência, mudando a posição do cursor. Quanto mais proximo dos contatos você estiver, menor a queda de tensão devido a redução na resistência, e maior será a corrente e a potência. Outro exemplo seriam as emissoras de rádio, quanto mais perto da emissora você estiver,maior será a intensidade do sinal e a potência no mesmo, diferente de alguem que esteja longe. Isto é expresso pela lei de Coulombe, se você aumentar a distância entre dois pontos, você diminui a força e a potência dissipada. Ao meu ver esta é a razão pela distribuição em alta tensão, para que a tensão elevada compense a queda de tensão provocada pelas grandes distâncias, e anergia elétrica chegue onde se deve chegar. O resumo da ópera para mim é o seguinte: Eu tenho um fio, no qual esta sendo aplicada uma tensão, num regime de temperatura constante, sobre uma resistência x, dissipando uma potência x, se eu aumentar o comprimento deste fio, para a mesma tensão, sua resistencia aumenta, e a ptencia dissipada cai, mesmo que seja na órdem de milésimos e milhonésimos, mas ela cairá, junto com a carga, se estiver em série com ela, pois a resistência do fio, se soma com a da carga, e tudo o qe acontece com ela, acontece com o fio tambem, pois veja, o fio esta em série com a carga, os estão ligados a mesma fonte de energia, e percorridos pela mesma corrente, logo a potência nos dois é igual, a diferença é que aumentanso o comprimento do fio, ela talvez não funcione como antes, dependendos dos valores da tensão aplicada e da nova resistência. Agora é sabio que o calor gerado, ira depender das massas do fio e da carga para dissipar este calor, podendo um vir a aquecer mais do que o outro, para o mesmo valor de corrente e potência.

albert_emule · 23 de junho de 2017

2 horas atrás, Tef2017 disse:

O resumo da ópera para mim é o seguinte: Eu tenho um fio, no qual esta sendo aplicada uma tensão, num regime de temperatura constante, sobre uma resistência x, dissipando uma potência x, se eu aumentar o comprimento deste fio, para a mesma tensão, sua resistencia aumenta, e a ptencia dissipada cai,

A potência dissipada da na carga cai.

Já a potência dissipada nos cabos aumenta.

Talvez isso não esteja sendo muito intuitivo. Pois o aumento de dissipação nos fios acontece comn o aumento do comprimento do fio.

Calcule que que está sendo dissipado em apenas 1 metro. Se você aumentar o cabo para 100 metros, a dissipação irá aumentar em 100 vezes.

mesmo que seja na órdem de milésimos e milhonésimos, mas ela cairá, junto com a carga, se estiver em série com ela, pois a resistência do fio, se soma com a da carga, e tudo o qe acontece com ela, acontece com o fio tambem, pois veja, o fio

Quando você aumenta a distância e mantem a mesma carga, o chuveiro por exemplo, o fio aumenta a resistência e passa a dissipar mais potência. Acaba perdendo mais potência em watts.

Isso é bem evidente e fácil de calcular. Não sei porque você não entende.

Citação

esta em série com a carga, os estão ligados a mesma fonte de energia, e percorridos pela mesma corrente, logo a potência nos dois é igual,

É justamente neste ponto que você não entende e faz confusão

Deve estar confundindo transmissão de potência com perda de potência por dissipação.

A potência dissipada no fio não é igual a potência dissipada na carga.

Já pensou se você usasse seu chuveiro de 4000 watts e ao mesmo tempo os fios estivessem dissipando 4000 watts também? Aí já seriam 8000 watts de consumo, sendo 4 mil sendo aproveitado e 4 mil sendo desperdiçado. Sem contar que a fiação fiação elétrica em brasa.

a diferença é que aumentanso o comprimento do fio, ela talvez não funcione como antes, dependendos dos valores da tensão aplicada e da nova resistência. Agora é sabio que o calor gerado, ira depender das massas do fio e da carga para dissipar este calor, podendo um vir a aquecer mais do que o outro, para o mesmo valor de corrente e potência.

O mais interessante é que com o aumento do tamanho do fio faz alterar as seguintes grandezas:

1- A resistência elétrica dos fios aumenta.

2- O consumo total medido pelo medidor de energia diminui.

3- A potência no chuveiro diminui

4- A potência dissipada nos fios aumenta

5- A eficiência energética da instalação elétrica diminui.

Pense sobre isso.

adicionado 5 minutos depois

A transmissão de energia em alta tensão é feita apenas para diminuir a corrente elétrica.

Com corrente menor você pode usar cabos mais finos.

Com apenas 7 amperes você pode transmitir 4,2 mega watts em tensão de 600 mil watts.

Em sua casa, com 7 amperes não dá para extrair nem 2 mil watts.

Na Russia existem linhas com mais de 1000 volts.

Tarcisio Zewe Duarte · 23 de junho de 2017

Acho que nós dois não estávamos nos entendendo antes, pois quando eu dizia "potência dissipada", estava me referindo a potência que era produzida para um determinado valor de resistência e tensão aplicada, e você estava se referindo a "potência" produzida pela resistência dos fios, pois segundo as leis de Newton, para toda força aplicada, existe uma força contraria, gerada pela resistência e pelo atrito, provindo da mecânica, mas que pode ser aplicado na elétrica, acho que era isto que você estava tentando dizer.