O Sistema Internacional de Unidades (SI) tenta parametrizar o uso das unidades, porém, ainda encontraremos algumas unidades que não estão inseridas nela (como é o caso da polegada).
Técnicos, Engenheiros Eletricistas e qualquer outro profissional que lide diariamente com quantidades mensuráveis, sabe da importância de seguir um padrão que pode ser entendido por qualquer profissional no mundo.
O SI foi adotado em 1960 pela Conferência Geral de Pesos e Medidas, nela existem sete unidades principais na qual são feitas derivações para outras demais grandezas. Veja a tabela abaixo:
Alguma dessas unidades nos interessam mais como a unidade de corrente elétrica dada em Ampère (A) e da carga, que a unidade é o Coloumb (C).
Além disso, também é importante entender os prefixos que são mais utilizados:
A vantagem das unidades no SI é que sempre utilizaremos os prefixos baseados em potência de 10 para obtermos maiores ou menores unidades.
Carga e Corrente
A carga é uma das propriedades das partículas elementares que compõe o átomo. Com o conceito de Carga Elétrica conseguimos explicar todos os fenômenos elétricos.
Segundo o livro Fundamentos de Circuitos Elétricos (Sadiku):
Carga é uma propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria, medida em coulombs (C).
Um átomo é composto por elétrons, prótons e nêutrons. Com isso, a carga elétrica elementar é a menor carga que encontraremos na natureza e tem o valor de 1,6x10^{-19} C para a carga do elétron. Para o próton utilizamos o mesmo valor, mas negativo.
Um ponto sobre cargas elétrica é que, segundo a lei da conservação das cargas, a soma algébrica das cargas elétricas em um sistema não se altera, sendo elas apenas transferíveis, não podendo ser destruídas nem criadas.
Outra característica da carga elétrica é sobre ela ser móvel. Quando temos uma fonte de força eletromotriz conectada a estas cargas, por exemplo, elas são compelidas a se mover. As cargas positivas e negativas se movem para lados opostos. A este fenômeno denominamos Corrente Elétrica, por convenção consideramos o sentido das cargas positivas como o Fluxo da Corrente.
ao fluxo de cargas eletrônicas em um
condutor.
Segundo o livro Fundamentos de Circuitos Elétricos (Sadiku):
Corrente elétrica é o fluxo de carga por unidade de tempo, medido em
ampères (A).
Matematicamente, a corrente elétrica é a relação entre a carga e o tempo, temos:
i = \frac{dq}{dt}
Ao analisar esse tempo t, integrando ambos lado da equação acima, vamos perceber a seguinte relação:
Q = \int_{t_o}^{t} i dt
Esse intervalo entre t_o e t vai definir se a corrente é contínua ou alternada.
Corrente contínua permanece inalterada ao longo do tempo:
Corrente alternada, ou corrente senoidal, irá variar ao longo do tempo:
Tensão
Para movimentarmos as cargas de um condutor precisamos de alguma transferência de energia ou trabalho. Para isso, usamos alguma força eletromotriz (FEM) que, geralmente, é indicado por alguma bateria. Chamamos essa FEM de tensão ou DDP (diferença de potencial). Matematicamente teremos:
v_{ab} = \frac{dw}{dq} , sua unidade é o Volts (V).
Onde w é a energia em Joules e q a carga em Coulomb.
Sadiku, em Fundamentos de Circuitos Elétricos, define tensão como:
Tensão (ou diferença de potencial) é a energia necessária para deslocar uma carga unitária através de um elemento, medida em volts (V).
Observe a imagem abaixo:
Definimos sinais como forma de mostrar a polarização da tensão. Assim, temos um referencial do sentido da energia. Podemos definir como:
v_{ab} = -v_{ba}
A tensão entre a e b em um circuito é a energia necessária para deslocar uma carga entre esses pontos.
Potência e Energia
Entendido a corrente e a tensão, que são as variáveis básicas de um circuito elétrico, agora podemos abordar da potência que um sistema é capaz de manipular.
Sadiku aborda potência da seguinte maneira:
Potência é a velocidade com que se consome ou se absorve energia medida
em watts (W).
Escrevemos essa afirmação da seguinte forma:
p = \frac{dw}{dt} ou p = vi
Dá pra notar que p é uma quantidade variável com o tempo.
