O que é energia e potência elétrica?
Energia, de qualquer fonte, é geralmente definida como a capacidade que um sistema tem de gerar um trabalho. Ao receber a água que vem da caixa d’água a uma temperatura baixa (em torno de 10 ºC em dias e regiões frias do Brasil) e fornecê-la em sua saída a uma temperatura agradável para um banho (entre 40 e 50 ºC), o chuveiro de sua casa está realizando um trabalho (aquecendo a água) e portanto, gasta energia.
O tipo de energia a ser utilizada para realizar este trabalho pode vir das mais diversas fontes, como, por exemplo, uma chama de um aquecedor a gás ou a lenha, de acumuladores de calor do sol (painéis solares), etc. Mas o modelo mais usado em nosso país para realizar este tipo de trabalho (aquecer a água do banho nosso de cada dia) é o chuveiro elétrico, onde se emprega a energia elétrica. E se paga por este consumo de energia elétrica.
Para entender como é cobrado o consumo de energia elétrica em sua casa, é necessário perceber a diferença entre energia e potência elétrica. Enquanto a energia refere-se a realização de um trabalho, a potência se refere também ao tempo gasto para realizar este trabalho. Vamos a um exemplo para tornar as coisas mais claras. Vamos supor que você deseje aquecer 10 litros de água, de 20 ºC para 50 ºC (o que significa um aumento de 30 ºC na temperatura da água). A relação entre calor e energia gasta, mostrada na equação 1, é retirada do estudo da calorimetria.
Equação 1- Gasto de energia para aquecer 1grama de água em 1°C
Ou seja: para subir em 1 ºC a temperatura em 1 g de água, gasta-se 1 caloria. Mas não se mede energia elétrica em calorias, e sim em joules. Então faz-se necessária a conversão da
equação 2. 
Equação 2- Relação entre calorias (cal) e joules(J)
Com estas informações é possível calcular quanta energia é gasta para aquecer a quantidade de água (10 litros) na temperatura desejada (variação de 30 ºC), fazendo-se as contas descritas na
equação 3.
Equação 3- Energia total gasta num aquecimento de 30°C em 10 litros de água
Isto é: são necessários 1,254 MJ para elevar a temperatura de 10 litros d’água em 30 ºC. E não importa o tipo de fonte de energia que você irá utilizar para realiza este trabalho. Qualquer que seja a fonte, este valor não muda. O que irá mudar é o tempo que você irá demorar para realizar este trabalho.
Se for utilizado um aquecedor de 500 W de potência elétrica, será necessário esperar 41 minutos e 48 segundos para realizar este trabalho. Já com o uso de um aquecedor de potência elétrica igual a 1000 W, irá demorar 20 minutos e 54 segundos para realizar o mesmo trabalho (exatamente metade do tempo para o dobro da potência!). Se esta operação fosse realizada por aquecedor com a mesma potência elétrica de um chuveiro elétrico na posição inverno, tipicamente 5500 W, o tempo para aquecer os mesmos 10 litros de água seria de 3 minutos e 48 segundos.
Como é cobrado o consumo de energia elétrica? A concessionária de energia elétrica cobra do consumidor a quantidade de energia elétrica que foi consumida. E a quantidade de energia que foi consumida é diretamente proporcional ao tempo em que um equipamento permaneceu ligado. É como no consumo de água: quanto mais tempo eu deixo a torneira aberta, maior é a quantidade de litros que vai embora.
Em um equipamento elétrico é a mesma coisa: quanto mais tempo ele permanece ligado, maior a quantidade de energia consumida. A cada segundo, a potência elétrica de um equipamento conectado a uma tomada aumenta o consumo de energia acumulado ao longo do tempo, assim como uma torneira aberta deixa passar uma quantidade acumulada de água cada vez maior.
Note que a “torneira” tem uma vazão (capacidade de deixar fluir a água) limitada por seu diâmetro. Desta mesma maneira, todo equipamento elétrico tem uma potência máxima quando alimentado a uma determinada tensão elétrica. Chuveiros elétricos, por exemplo, geralmente são fabricados com potência elétrica entre 4000 e 6000 W (posição inverno) e 2000 e 4000 W (posição verão).
A potência elétrica pode ser escrita como a relação entre duas grandezas elétricas: a tensão e a corrente, como revela a
equação 4.
Equação 4- Relação entre potência, tensão e corrente elétrica
Outra relação que ajuda a calcular a conta de luz no final do mês é a existente entre a energia gasta, a potência e o tempo de consumo, ilustrada na
equação 5.
Equação 5- Relação entre energia consumida, potência elétrica e tempo
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