A energia elétrica é um conceito importante que ajuda a administrar o mundo como o conhecemos. Só nos EUA, a família média usa 10.649 quilowatts-hora (kWh) por ano , que é energia elétrica suficiente para preparar mais de 120.000 bules de café!

Mas entender o que é energia elétrica e como ela funciona pode ser complicado. É por isso que elaboramos este artigo para ajudar a esclarecê-lo! (Perdoe a piada do nosso pai.)

Continue lendo para aprender tudo sobre energia elétrica, Incluindo:

• A definição de energia elétrica
• Como funciona a energia elétrica
• Se a energia elétrica é potencial ou cinética
• Exemplos de energia elétrica

Quando terminar este artigo, você conhecerá os fundamentos da energia elétrica e será capaz de ver sua influência ao seu redor.

Temos muito o que abordar, então vamos mergulhar!

Definição de Energia Elétrica

Então, o que é energia elétrica? Em poucas palavras, energia elétrica é a energia (cinética e potencial) nas partículas carregadas de um átomo que pode ser usada para aplicar força e/ou realizar trabalho. Isso significa que a energia elétrica tem a capacidade de mover um objeto ou causar uma ação .

A energia elétrica está ao nosso redor em muitas formas diferentes. Alguns dos melhores exemplos de energia elétrica são baterias de automóveis que utilizam energia elétrica para alimentar sistemas, tomadas de parede que transferem energia elétrica para carregar nossos telefones e nossos músculos que utilizam energia elétrica para contrair e relaxar!

A energia elétrica é definitivamente importante para o nosso dia-a-dia, mas existem muitos outros tipos de energia por aí também . Energia térmica, energia química, energia nuclear, energia luminosa e energia sonora são apenas alguns dos outros tipos principais de energia. Embora possa haver alguma sobreposição de tipos de energia (como uma tomada de parede que fornece luz a uma lâmpada que produz uma pequena quantidade de calor), é importante observar que o tipos de energia agem distintamente uns dos outros , embora eles pode ser convertida em outros tipos de energia .

Este rápido vídeo explicativo sobre eletricidade é uma ótima introdução sobre o que é energia elétrica e como ela funciona.

Como funciona a energia elétrica?

Agora que você sabe o que é energia elétrica, abordaremos de onde vem a energia elétrica.

Se você estudou física antes, você deve saber que a energia não pode ser criada nem destruída. Embora possa parecer que os resultados da energia eléctrica vêm do nada, a energia num relâmpago ou uma sessão de corrida vem de uma série de mudanças em nível molecular. Tudo começa com átomos.

Os átomos contêm três partes principais : nêutrons, prótons e elétrons. O núcleo, ou centro do átomo, é composto de nêutrons e prótons. Os elétrons circundam o núcleo em camadas. As camadas de elétrons parecem anéis ou caminhos orbitais que circundam o núcleo.

(AG César/ Wikimedia )

O número de camadas que um átomo possui depende de muitas coisas, incluindo o tipo de átomo e se ele tem carga positiva, negativa ou neutra. Mas aqui está a parte importante quando se trata de energia elétrica: os elétrons na camada mais próxima do núcleo têm uma forte atração pelo núcleo, mas essa conexão enfraquece à medida que você avança para a camada mais externa. A camada mais externa de um átomo é conhecida como camada de valência... e os elétrons nessa camada são conhecidos como elétrons de valência!

Como os elétrons de valência estão apenas fracamente conectados ao átomo, eles podem realmente ser forçados fora de suas órbitas quando entram em contato com outro átomo. Esses elétrons podem saltar da camada externa de seu átomo natal para a camada externa do novo átomo. Quando isso acontece, produz energia elétrica.

Então, como saber quando um átomo está preparado para ganhar ou perder elétrons para criar energia elétrica? Basta dar uma olhada nos elétrons de valência. Um átomo só pode ter oito elétrons de valência em sua camada externa, também conhecido como octeto. Se um átomo tiver três ou menos elétrons de valência, é mais provável que perca elétrons para outro átomo. Quando um átomo perde elétrons a tal ponto que seus prótons superam seus elétrons, torna-se uma carga positiva cátion .

Da mesma forma, os átomos que têm uma camada de valência quase completa (com seis ou sete elétrons de valência) têm maior probabilidade de ganho elétrons para ter um octeto completo. Quando um átomo ganha elétrons a ponto de os elétrons superarem os prótons do átomo, torna-se uma carga negativa ânion .

Independentemente de um átomo ganhar ou perder elétrons, o agir do movimento dos elétrons de um átomo para outro resulta em energia elétrica . Essa energia elétrica pode ser usada na forma de eletricidade para fazer coisas como alimentar os eletrodomésticos da sua casa ou operar um marca-passo. Mas também pode ser convertido em outros tipos de energia , como a energia térmica de uma torradeira conectada à parede.

Você acha que energia elétrica e eletricidade são a mesma coisa? Não exatamente! A eletricidade é apenas um resultado da energia elétrica.

Energia Elétrica vs Eletricidade

Embora esses termos pareçam semelhantes, energia elétrica e eletricidade não são a mesma coisa . Embora toda eletricidade seja resultado de energia elétrica, nem toda energia elétrica é eletricidade.

De acordo com Academia Khan , a energia é definida como a medida da capacidade de um objeto de realizar trabalho. Na física, trabalho é a energia aplicada a um objeto para movê-lo. Como falamos na última seção, a energia elétrica vem do movimento de elétrons entre os átomos, o que cria uma transferência de energia... também conhecida como trabalho. Este trabalho gera energia elétrica, que é medida em Joules.

Tenha em mente que a energia elétrica pode ser convertido em todos os tipos de outros tipos de energia , como a energia térmica de uma torradeira conectada à parede. Essa energia térmica cria calor que é o que transforma o seu pão em torradas! Então, enquanto a energia elétrica pode se tornar eletricidade, não ter para!

Quando o fluxo de elétrons de energia elétrica é canalizado através de um condutor, como um fio, ele se torna eletricidade. Este movimento de uma carga elétrica é chamada de corrente elétrica (e é medido em Watts). Estas correntes, completadas através circuitos elétricos , pode alimentar nossas TVs, fogões de mesa e muito mais, tudo porque a energia elétrica foi direcionada para a produção de uma determinada ação desejada, como acender a tela ou ferver água.

A energia elétrica é potencial ou cinética?

Se você já estudou energia antes, sabe que a energia pode se enquadrar em duas categorias principais diferentes: potencial e cinético. A energia potencial é essencialmente energia armazenada. Quando os elétrons de valência dos átomos são impedidos de saltar, esse átomo é capaz de reter – e armazenar – energia potencial.

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Por outro lado, energia cinética é essencialmente energia que move ou move outra coisa. A energia cinética transfere sua energia para outros objetos a fim de gerar força sobre esse objeto. Na energia cinética, os elétrons são livres para se mover entre as camadas de valência para criar energia elétrica. Assim, a energia potencial armazenada naquele átomo é convertida em energia cinética... e, em última análise, em energia elétrica.

Então, a energia elétrica é potencial ou cinética? A resposta é ambas! No entanto, a energia elétrica não pode ser potencial e cinética ao mesmo tempo. Quando vemos energia elétrica realizando trabalho em outro objeto, ela é cinética, mas logo antes de ser capaz de realizar esse trabalho, era energia potencial.

Aqui está um exemplo. Quando você está carregando o telefone, a eletricidade que passa da tomada para a bateria do telefone é energia cinética. Mas uma bateria foi projetada para armazenar eletricidade para uso posterior. Essa energia retida é energia potencial, que pode se tornar energia cinética quando você estiver pronto para ligar o telefone e usá-lo.

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Os eletroímãs – como o acima – funcionam porque a eletricidade e o magnetismo estão intimamente relacionados.
(Ciência incrível/ Giphy )

O que a energia elétrica tem a ver com o magnetismo?

Você provavelmente já brincou com um ímã em algum momento da sua vida, então sabe disso ímãs são objetos que podem atrair ou repelir outros objetos com um campo magnético.

Mas o que você talvez não saiba é que os campos magnéticos são causados ​​por uma carga elétrica em movimento. Os ímãs têm pólos, um pólo norte e um pólo sul (chamados dipolos). Esses pólos têm carga oposta - então o pólo norte tem carga positiva e o pólo sul tem carga negativa.

Já sabemos que os átomos também podem ter carga positiva e negativa. Acontece que os campos magnéticos são gerados por elétrons carregados que estão alinhados uns com os outros! Neste caso, os átomos carregados negativamente e os átomos carregados positivamente estão em pólos diferentes de um ímã, o que cria tanto uma corrente elétrica e um campo magnético.

Como as cargas positivas e negativas são resultado da energia elétrica, isso significa que o magnetismo está intimamente relacionado aos sistemas de energia elétrica. Na verdade, o mesmo ocorre com a maioria das interações entre átomos, e é por isso que temos o eletromagnetismo. Eletromagnetismo são as relações inter-relacionadas entre campos magnéticos e elétricos.

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Confira alguns exemplos arrepiantes de energia elétrica abaixo. #Outra piada de pai
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Exemplos de energia elétrica

Você ainda pode estar se perguntando: como é a energia elétrica no mundo real? Nunca tema! Temos quatro ótimos exemplos reais de energia elétrica para que você possa aprender mais sobre energia elétrica na prática.

Exemplo 1: um balão preso no cabelo

Se você já foi a uma festa de aniversário, provavelmente já tentou o truque de esfregar um balão na cabeça e colá-lo no cabelo. Quando você tira o balão, seu cabelo flutua atrás do balão, mesmo enquanto você o segura a centímetros de sua cabeça! Os estudantes de física sabem que isso não é apenas mágica… é eletricidade estática.

A eletricidade estática é um dos tipos de energia cinética produzida pela energia elétrica. A eletricidade estática acontece quando duas substâncias são mantidos juntos por forças opostas . É chamado de estático porque a atração mantém os dois objetos juntos até que os elétrons possam voltar aos seus lugares originais. Usando o que aprendemos até agora, vamos dar uma olhada mais de perto em como esse truque funciona.

Sabemos que, para que dois átomos se atraiam, devem ter cargas opostas. Mas se tanto o balão como o seu cabelo começam com carga neutra, como é que eles passam a ter cargas opostas? Simplificando, quando você esfrega o balão no cabelo, alguns dos elétrons livres saltam de objeto para objeto , fazendo com que seu cabelo fique com carga positiva e o balão com carga negativa.

Quando você o solta, o balão fica tão atraído pelo seu cabelo que tenta se manter no lugar. Se você tentar separar as cargas atraídas, seu cabelo com carga positiva ainda tentará ficar preso ao balão negativo, flutuando para cima usando essa energia elétrica cinética!

No entanto, essa atração não durará para sempre. Como a atração entre o balão e o seu cabelo é relativamente fraca, as moléculas do seu cabelo e do balão tentarão, cada uma, buscar o equilíbrio restaurando seus números originais de elétrons, eventualmente fazendo com que percam suas cargas à medida que ganham ou perdem elétrons.

Exemplo 2: Desfibriladores Cardíacos

Se você está procurando bons exemplos elétricos de energia potencial e cinética, não procure além do desfibrilador. Os desfibriladores salvaram milhares de vidas ao corrigir batimentos cardíacos irregulares em situações de emergência como parada cardíaca. Mas como eles fazem isso?

Não é novidade que os desfibriladores obtêm suas habilidades de salvar vidas a partir da energia elétrica. Os desfibriladores contêm muita energia potencial elétrica que é armazenada no duas placas do capacitor do desfibrilador . (Às vezes são conhecidos como pás.) Uma das placas tem carga negativa, enquanto a outra tem carga positiva.

Quando essas placas são colocadas em locais diferentes do corpo, é criado um parafuso elétrico que salta entre as duas placas. A energia potencial torna-se energia cinética à medida que os elétrons da placa positiva correm para a placa negativa. Esse raio atravessa o coração humano e interrompe seus sinais elétricos dentro do músculo, na esperança de que seu padrão elétrico irregular volte ao normal.

Os desfibriladores contêm energia elétrica extremamente poderosa, por isso tome cuidado se estiver perto de um!

Exemplo 3: Turbinas Eólicas

Muitas vezes colocadas em locais afastados, as turbinas eólicas transformar o vento natural em energia que pode ser usada para abastecer nossas casas, tecnologia e muito mais. Mas como é que uma turbina transforma algo aparentemente tão não eléctrico como o vento em energia utilizável e sustentável?

Na sua forma mais básica, turbinas eólicas transformam energia de movimento em energia elétrica. Embora a explicação de como o vento funciona mereça uma postagem própria no blog, o que você precisa saber é que quando o vento atinge as pás da turbina, gira o cubo do rotor como um moinho de vento. Essa energia cinética gira um componente interno, denominado nacela, que contém um gerador elétrico. Por sua vez, este gerador converte essa energia em energia elétrica por meio de forçando cargas elétricas já presente no gerador se mova, criando uma corrente elétrica...que também é eletricidade.

Como esse movimento é canalizado através de condutores de eletricidade, especificamente fios, esse fluxo de cobranças pode continuar para redes elétricas maiores, como residências, bairros e até cidades.

Exemplo 4: Baterias em um brinquedo infantil

Da mesma forma que uma turbina eólica converte um tipo de energia em outro, a bateria de um brinquedo infantil converte energia para fazer o brinquedo funcionar. As baterias têm duas extremidades, uma positiva e uma negativa. É importante colocar as pontas certas nos lugares certos do brinquedo, caso contrário não funcionará.

A extremidade positiva tem – você adivinhou! – uma carga positiva, enquanto a extremidade negativa tem uma carga negativa. Isso significa que a extremidade negativa tem muito mais elétrons do que a extremidade positiva, e a bateria como um todo está tentando chegar ao equilíbrio. A maneira como eles fazem isso é através reações químicas que começam quando as baterias são colocadas dentro de um brinquedo que está ligado.

A extremidade positiva não pode simplesmente chegar à extremidade negativa por causa do ácido que os separa no interior da bateria. Em vez de, os elétrons têm que passar por todo o circuito do brinquedo para chegar ao extremo negativo, permitindo que uma boneca chore ou um helicóptero de brinquedo voe.

Quando todos os elétrons na extremidade positiva atingirem o equilíbrio, não haverá mais elétrons para passar pela fiação, o que significa que é hora de novas baterias!

Unidades Comuns de Energia Elétrica

Embora o estudo da definição e dos princípios básicos da energia elétrica seja importante, você também precisará conhecer algumas fórmulas e equações à medida que continua explorando a energia elétrica. Muitas dessas fórmulas usam os mesmos símbolos para indicar unidades específicas.

Incluímos uma tabela com algumas das unidades de energia elétrica mais comuns para sua referência, bem como o que cada unidade significa.

Fonte: https://www.electronics-tutorials.ws/dccircuits/electrical-energy.html

Embora existam muito mais unidades que você pode precisar em suas equações de energia elétrica, esta lista deve ajudá-lo a começar!

Conclusão: Aqui está o que lembrar sobre energia elétrica

Você concluiu seu curso intensivo sobre energia elétrica e agora está pronto para fazer qualquer exame ou curso que testará seus conhecimentos de física elétrica. No entanto, se você não se lembrar de mais nada, tenha isso em mente em sua próxima aula de energia elétrica:

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• A definição de energia elétrica: a capacidade de realizar trabalho.
• A energia elétrica vem do atração ou repulsão de moléculas carregadas negativamente e positivamente.
• A energia elétrica é energia potencial e cinética.
• Alguns exemplos de energia elétrica são um desfibrilador, uma bateria e turbinas eólicas .

Esperamos que você tenha se carregado positivamente com todas as informações deste blog! Continue estudando e em pouco tempo você será um profissional em energia elétrica.

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