Noções básicas sobre a tensão eléctrica. Neste vídeo, vamos falar sobre a tensão, aprender o que é a tensão e a diferença de potencial, como medir a tensão, a diferença entre a tensão e a corrente directas e alternadas, bem como a razão pela qual as tensões variam em todo o mundo.

Desloque-se até ao fundo para ver o vídeo tutorial do YouTube sobre os princípios básicos da tensão

A tensão é o que empurra os electrões num circuito. Sem tensão, os electrões livres movem-se entre os átomos, mas movem-se aleatoriamente, pelo que não têm grande utilidade para nós. Só quando aplicamos tensão a um circuito é que os electrões livres se movem todos na mesma direção, provocando corrente.

É fácil imaginar a tensão como a pressão num tubo de água. Se tivermos um recipiente completamente cheio de água, então a massa de toda essa água vai causar uma enorme quantidade de pressão no final do tubo.

Se tivermos um depósito de água que esteja apenas parcialmente cheio, a pressão no tubo será muito menor.

Se abrirmos a válvula para deixar a água fluir, mais água fluirá a um ritmo mais rápido do tanque de alta pressão, em comparação com o tanque de baixa pressão. O mesmo acontece com a eletricidade: quanto mais tensão tivermos, mais corrente pode fluir.

A tensão pode existir sem corrente. Por exemplo, podemos medir a pressão num cano de água com a válvula fechada, sem que a água flua, e ver que está pressurizado. O que estamos realmente a medir é a diferença de pressão entre o que está dentro do cano e a pressão exterior.

O mesmo acontece se tivermos uma bateria ligada a um circuito com um interrutor aberto. A tensão ainda está presente, podemos medi-la e, assim que o interrutor se fecha, vai empurrar os electrões livres pelo circuito.

Por vezes ouvimos falar de tensão como diferença de potencial, o que significa realmente a quantidade de trabalho que pode ser potencialmente realizado num circuito.

Voltando à nossa analogia da água, se tivermos dois lagos ao mesmo nível, então não há potencial para fazer trabalho porque a água não está a fluir.

Mas se elevarmos um lago mais alto do que o outro, então este lago mais alto tem agora o potencial de fluir para o segundo. Se lhe dermos um caminho, ele fluirá. Se colocarmos uma turbina no seu caminho, então podemos utilizar a sua energia para acender uma luz, ou uma cidade inteira.

Voltando ao circuito elétrico, a bateria tem uma diferença de potencial de 1,5 V entre o seu terminal negativo e positivo.

Se ligarmos um pedaço de fio a ambos os terminais de uma pilha, a pressão da pilha forçará os electrões a fluírem na mesma direção e ao longo do mesmo caminho. Podemos então colocar componentes eléctricos no caminho destes electrões para que façam trabalho para nós, por exemplo, se colocarmos uma lâmpada no circuito, esta acender-se-á à medida que os electrões fluem através dela.

Se depois adicionarmos outra pilha ao circuito em série, os electrões serão efetivamente impulsionados pela segunda pilha, porque só podem fluir por este caminho e há mais energia a ser adicionada. Isto combinará as tensões e obteremos 3 Volts. Mais volts = mais pressão, o que significa mais força de impulso, pelo que mais electrões fluirão e a lâmpada brilhará mais intensamente.

No entanto, se movermos a pilha e a ligarmos em paralelo, então o caminho dos electrões divide-se, alguns fluirão para a primeira pilha e outros para a segunda, pelo que ambas as pilhas fornecerão a mesma quantidade de energia, pelo que a tensão não é combinada e não é aumentada. Obtemos apenas 1,5 Volts. A carga de trabalho é dividida pelas pilhas e a lâmpada será alimentada durantemais tempo, mas será mais fraca.

Medimos a diferença de potencial ou tensão com a unidade de Volts Se olhar para os seus aparelhos eléctricos, verá um número ao lado de um V, que indica para quantos volts o produto foi concebido.

Neste exemplo, os fabricantes deste disco rígido usb dizem-nos que o dispositivo tem de ser ligado a uma fonte de alimentação de 5V DC ou corrente contínua e que precisa de 1 Amp de corrente para o dispositivo funcionar.

O termo volt vem de um físico italiano chamado Alessandro Volta, que inventou a pilha voltaica, a primeira bateria eléctrica capaz de fornecer uma corrente eléctrica a um ritmo constante num circuito.

Tensão e Volts são diferentes, lembra-te A tensão é a pressão e Volts é apenas a unidade em que o medimos Tal como sabemos que o tubo tem pressão, mas utilizamos unidades para medir essa pressão, como Bar, PSI, kPa, etc.

Como vimos anteriormente, podemos medir volts com um voltímetro, que pode ser separado ou fazer parte de um multímetro. Se ainda não tem um multímetro, recomendo vivamente que o adquira. Este é o multímetro que eu sugeriria, mas existem outras opções disponíveis que se adequam às suas necessidades e orçamento.

Para medir a tensão, temos de ligar o circuito em paralelo através de dois pontos para os quais gostaríamos de saber a tensão ou a diferença de potencial.

Assim, para uma única pilha num circuito, medimos 1,5V através da pilha e medimos também 1,5V através da lâmpada. A pilha está a fornecer 1,5V à lâmpada e a lâmpada utiliza 1,5V para produzir luz e calor.

Num circuito de duas lâmpadas em série, medimos 1,5 V através da bateria, 1,5 V através das duas lâmpadas combinadas, mas 0,75 V através das lâmpadas individualmente. A tensão ou potencial foi partilhado entre as lâmpadas para fornecer luz e calor, as lâmpadas estão mais fracas porque a tensão foi partilhada ou dividida.

Vimos anteriormente que a tensão e os volts são diferentes, a tensão é a pressão e os volts são a unidade de medida, por isso o que significa um Volt?

É necessário um Volt para conduzir um coulomb ou aproximadamente seis quintilhões, duzentos e quarenta e dois quatrilhões 6,242×10^18 de electrões através de uma resistência de um ohm num segundo.

Outra forma de o explicar é que, para alimentar a lâmpada de 1,5 W com uma pilha de 1,5 V, seria necessário que 1 coulomb ou seis quintilhões, duzentos e quarenta e dois quadriliões 6,242×10^18 de electrões fluíssem da pilha para a lâmpada em cada segundo, para que esta se mantivesse acesa.

Para alimentar uma lâmpada de 0,3 W com uma pilha de 1,5 V, seria necessário que 0,2 coulombs ou aproximadamente um quintilhão, oitocentos e setenta e dois quadriliões, seiscentos triliões de 1,8726×10^18 electrões fluíssem da pilha para a lâmpada em cada segundo, para que esta se mantivesse acesa.

Se tentarmos utilizar uma tensão mais baixa, a lâmpada acende-se, mas o seu brilho diminui à medida que a tensão diminui, porque há menos pressão para forçar os electrões a atravessá-la. Menos electrões a fluir, menos luz a lâmpada pode produzir.

As lâmpadas só estão dimensionadas para uma determinada tensão e corrente. Se utilizarmos uma tensão mais elevada, a lâmpada ficará mais brilhante porque há mais electrões a passar. Mas se adicionarmos demasiada tensão, a lâmpada explodirá porque há demasiados electrões a tentar passar ao mesmo tempo.

As pilhas são fontes de tensão direta, o que significa que a pressão que fornecem move os electrões numa corrente constante numa direção, como o fluxo de água num rio.

A tensão direta é normalmente representada por um V maiúsculo com alguns pontos por cima e uma pequena linha horizontal. Se traçássemos esta tensão em função do tempo, obteríamos uma linha reta.

A tensão nas nossas tomadas de parede é uma tensão alternada, que é um tipo diferente de eletricidade, neste tipo os electrões alternam entre fluir para a frente e para trás porque a polaridade do circuito está a mudar como a maré do mar, se traçarmos esta tensão em relação ao tempo, obtemos uma onda sinusoidal à medida que avança e sobe até ao seu máximo e depois começa a diminuir, passa poro zero e depois a corrente está a fluir para trás, mas atinge o seu mínimo e depois inverte novamente o sentido.

Este é normalmente representado por um V maiúsculo com uma linha ondulada por cima.

A maior parte do mundo utiliza 220-240V, mas a América do Norte, Central e parte da América do Sul, bem como alguns outros países espalhados pelo planeta, utilizam 100-127V.

Podemos medir a tensão nas nossas tomadas e ver que, de facto, ela muda ligeiramente ao longo do dia, utilizando um medidor de energia barato. Clique aqui para ver isso.

A razão para as diferentes tensões em todo o mundo remonta ao início, quando a eletricidade começou a ser distribuída, não havia normalização, pelo que cada rede de distribuição tinha a sua própria tensão e frequência, de acordo com o que os seus engenheiros consideravam melhor.os produtos e serviços expandiram-se, os governos também intervieram e aprovaram leis para que as pessoas pudessem comprar produtos facilmente e também comercializar produtos com outros países.

Por exemplo, se pegarmos num secador de cabelo dos EUA, com uma tensão nominal de 110 V, e o ligarmos a uma tomada de parede na Europa, que tem 220 V, o secador de cabelo queimar-se-á com a potência máxima, porque há demasiada tensão ou demasiada pressão e o aparelho não consegue aguentar.

Se pegarmos num secador de cabelo da Europa e o ligarmos a uma tomada dos EUA, provavelmente não se ligará e, se se ligar, será muito fraco porque não há pressão suficiente para funcionar.

Alguns produtos podem ser utilizados em diferentes tensões. É necessário verificar os rótulos do fabricante no produto para ver primeiro se o produto foi concebido para lidar com diferentes tensões.