Tensão Elétrica, Corrente Elétrica e Potência Elétrica

Angelo Luis Ferreira | 19/06/2025 Acessos: 294

3.1. Tensão Elétrica: O Que É, Como Ocorre e Por Que É Fundamental na Eletrônica

3.1.1. O Que é Tensão Elétrica?

Tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial elétrico (ddp), é uma grandeza física que expressa a energia necessária para mover cargas elétricas de um ponto a outro em um circuito. Em outras palavras, é o que impulsiona os elétrons a se deslocarem por um fio condutor — exatamente como a pressão da água em uma mangueira.

3.1.2. Como a Tensão Elétrica Ocorre?

A tensão elétrica surge sempre que há uma diferença de energia potencial elétrica entre dois pontos de um condutor. Essa diferença é gerada por fontes de energia, como pilhas, baterias ou fontes de alimentação, que realizam um trabalho para separar as cargas elétricas: acumulam cargas positivas em um polo e negativas no outro. Como cargas opostas se atraem, existe uma força natural que tende a reunificá-las — essa força de atração entre os polos, causada pela separação das cargas, é o que chamamos de tensão elétrica.

Exemplo Prático: Bateria de 9 Volts

Quando conectamos uma bateria de 9 volts a um circuito, ela fornece uma diferença de potencial de 9 volts entre seus terminais. Isso significa que para cada coulomb de carga que se move no circuito, a bateria fornece 9 joules de energia. Essa energia faz com que os elétrons saiam do polo negativo, atravessem o circuito e retornem ao polo positivo, realizando trabalho — como acender uma lâmpada ou alimentar um microcontrolador.

3.1.3. Unidade de Medida

A unidade de medida da tensão elétrica no Sistema Internacional (SI) é o volt (V), em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta.

A relação entre energia, carga e tensão é dada pela fórmula:

Onde:

• U é a tensão elétrica em volts (V)

• E é a energia elétrica em joules (J)

• Q é a carga elétrica em coulombs (C)

3.1.4. Conceito de Tensão como Forma de Energia

Sob o ponto de vista da energia, a tensão elétrica representa a quantidade de energia elétrica armazenada ou fornecida por unidade de carga. É por isso que, quanto maior a tensão, mais energia pode ser transferida pelas cargas ao longo do circuito. No contexto da eletrônica, é a tensão que determina quanta energia elétrica está disponível para alimentar componentes eletrônicos, como LEDs, resistores, sensores ou microcontroladores.

3.1.5. O Que a Tensão Elétrica Gera em um condutor?

Quando uma tensão elétrica é aplicada entre os extremos de um condutor, ela provoca três efeitos principais:

⚡ Geração de Campo Elétrico

A tensão elétrica cria um campo elétrico (E) dentro do condutor. Esse campo é o responsável por exercer uma força elétrica sobre os elétrons livres presentes no material condutor (como o cobre), fazendo com que eles se movam.

• O campo elétrico é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente proporcional à distância entre os pontos:

Onde:

• • E: intensidade do campo elétrico (V/m)

  • U: tensão elétrica (V)

  • d: distância entre os pontos (m)

Definição de Campo Elétrico: Matematicamente, o campo elétrico é representado por um vetor que indica:

• Módulo (intensidade): A força por unidade de carga elétrica na região.
• Direção: A linha de ação da força.
• Sentido: Determinado pela interação entre as cargas (positiva ou negativa).

A força elétrica sentida por uma carga q colocada em um ponto onde existe um campo elétrico , que indica:

Onde: 

O campo elétrico é o agente invisível que cria a força elétrica sobre outras cargas. Ele representa a capacidade de uma carga de influenciar o espaço ao redor e de exercer força à distância, conceito fundamental na eletricidade, eletrônica e eletromagnetismo.

🔄 Movimento Ordenado de Elétrons — Corrente Elétrica

No interior do condutor, os elétrons livres já se movem de forma aleatória. Porém, ao aplicar uma tensão, o campo elétrico "organiza" esse movimento, fazendo com que os elétrons se desloquem do polo negativo para o positivo. Esse movimento ordenado é a corrente elétrica (I).

🔧 Realização de Trabalho Elétrico

A tensão elétrica está relacionada diretamente à energia fornecida às cargas elétricas. Ou seja, ela permite que a fonte realize trabalho elétrico sobre os elétrons para que eles se movam através do circuito.

• A equação que relaciona trabalho elétrico com carga e tensão é:

Onde:

• W: trabalho elétrico (J)

• Q: carga elétrica (C)

• U: tensão elétrica (V)

Esse trabalho pode ser convertido em outras formas de energia, como:

• Energia térmica (efeito Joule);

• Energia luminosa (em LEDs);

• Energia mecânica (em motores);

• Energia eletromagnética (em antenas e circuitos de RF).

Portanto, a tensão elétrica aplicada a um condutor:

• Gera um campo elétrico interno;

• Faz os elétrons se moverem ordenadamente, gerando corrente elétrica;

• Realiza trabalho sobre as cargas, transformando energia elétrica em outras formas úteis nos dispositivos eletrônicos e elétricos.

3.1.6. Por que a Tensão Elétrica é fundamental na Eletrônica:

A tensão elétrica é essencial na eletrônica porque:

• Move os elétrons;

• Alimenta e ativa os componentes;

• Transporta sinais e informações;

• Realiza trabalho elétrico;

• Serve como base para o funcionamento e o projeto de qualquer circuito.

Sem tensão, a eletrônica simplesmente não funciona.

3.2. Corrente Elétrica: O Que É, Como Funciona e Tipos Fundamentais

A corrente elétrica é um dos conceitos centrais da eletricidade e da eletrônica. Ela é responsável pelo funcionamento de dispositivos e circuitos, sendo a base do transporte de energia elétrica em sistemas residenciais, industriais, automotivos e eletrônicos.

3.2.1. O Que é Corrente Elétrica?

Corrente elétrica é o fluxo ordenado de cargas elétricas (normalmente elétrons) através de um material condutor, causado pela aplicação de uma tensão elétrica.

Ela ocorre quando há uma diferença de potencial entre dois pontos e um caminho condutor disponível.

No nível microscópico, os elétrons livres se movem através da estrutura do material, impulsionados pelo campo elétrico gerado pela tensão aplicada.

3.2.2. Como a Corrente Elétrica Ocorre?

Em materiais condutores (como o cobre), existem elétrons livres que não estão fortemente ligados ao núcleo atômico. Quando se aplica uma tensão elétrica entre dois pontos do condutor, um campo elétrico interno é criado, fazendo com que esses elétrons se movam de forma ordenada. Esse movimento organizado forma o que chamamos de corrente elétrica.

Por exemplo, em uma pilha, o polo positivo possui um potencial elétrico maior do que o polo negativo. Essa diferença de potencial cria um campo elétrico interno no condutor, que exerce força sobre os elétrons livres (portadores de carga), fazendo com que eles se desloquem em sentido contrário ao campo elétrico. Esse movimento organizado das cargas caracteriza a corrente elétrica em um circuito fechado.

3.2.3. Condutores metálicos

Os condutores metálicos são os mais comuns e utilizados devido à sua elevada condutividade elétrica. Neles, a corrente elétrica ocorre pelo movimento de elétrons livres dentro da estrutura metálica.

Os átomos dos condutores metálicos, especialmente o cobre, possuem elétrons na última camada eletrônica (camada de valência) que estão fracamente ligados ao núcleo. Isso permite que esses elétrons livres se movimentem facilmente pelo material, formando uma nuvem de elétrons característico dos metais. Quando se aplica uma diferença de potencial elétrico (DDP), esses elétrons são impulsionados, gerando a corrente elétrica e permitindo a condução da eletricidade.

Principais Características:

• Possuem uma grande quantidade de elétrons livres.
• Baixa resistência elétrica.
• São altamente maleáveis, dúcteis e resistentes à corrosão, podendo ser moldados em fios e cabos.
• Exemplos: Cobre, alumínio, prata e ouro.

3.2.4. Intensidade da Corrente Elétrica

A intensidade da corrente elétrica (I) é definida como a quantidade de carga elétrica que atravessa uma seção de um condutor por unidade de tempo:

Onde:

• I: corrente elétrica (ampère, A)

• Q: carga elétrica (coulomb, C)

• Δt: intervalo de tempo (segundos, s)

Se 1 coulomb (6,24 x 10¹⁸ elétrons ) de carga passa por um fio em 1 segundo, temos uma corrente de 1 ampère.

3.2.5. Sentido Real e Sentido Convencional da Corrente

Sentido Real da Corrente

É o sentido físico do movimento dos elétrons, ou seja, do polo negativo para o polo positivo do gerador.

Sentido Convencional da Corrente

Historicamente definido antes da descoberta dos elétrons, é o sentido da corrente do polo positivo para o negativo. Apesar de não refletir o movimento real dos elétrons, continua sendo amplamente adotado em esquemas elétricos, projetos de eletrônica e diagramas de forma convencional, mantendo a padronização histórica.

3.2.6. Unidade de Medida – O Ampère

A unidade de corrente elétrica no Sistema Internacional (SI) é o ampère (A), em homenagem ao físico francês André-Marie Ampère.

Outras unidades derivadas:

• mA (miliampère) = 0,001 A

• µA (microampère) = 0,000001 A

3.2.7. Tipos de Corrente Elétrica

Corrente Contínua (CC ou DC – Direct Current)

• Os elétrons se movem sempre no mesmo sentido.

• Tensão constante no tempo.

• Exemplos: pilhas, baterias, fontes DC.

• Muito comum em eletrônica digital e microcontroladores.

Corrente Alternada (CA ou AC – Alternating Current)

• Os elétrons invertem o sentido do movimento periodicamente.

• A tensão varia com o tempo (forma senoidal, geralmente).

• Exemplos: rede elétrica residencial (110/220 V – 60 Hz).

• Usada para transporte de energia a longas distâncias.

Comparativo Rápido: CC x CA

3.2.8. Resumo sobre a Corrente Elétrica

A corrente elétrica é o fluxo de cargas que torna possível o funcionamento de qualquer circuito elétrico ou eletrônico. É originada por uma tensão elétrica aplicada a um condutor e depende da quantidade de carga que se move por segundo.

A compreensão de sua intensidade, sentido, tipos e comportamento em diferentes materiais é essencial para projetar, analisar e otimizar sistemas elétricos e dispositivos eletrônicos com segurança e eficiência.

3.3. Potência Elétrica: O Que É, Como Calcular e Sua Relação com o Consumo de Energia

A potência elétrica é uma das grandezas mais importantes em eletricidade e eletrônica, pois ela mede a quantidade de energia elétrica consumida ou transformada por unidade de tempo em um circuito ou dispositivo. Entender potência é fundamental tanto para projetar circuitos eletrônicos eficientes quanto para compreender o consumo de energia elétrica em instalações residenciais, comerciais ou industriais.

3.3.1. O Que é Potência Elétrica?

A potência elétrica representa a velocidade com que a energia elétrica é convertida em outra forma de energia, como calor, luz ou movimento.

Por exemplo:

• Em uma resistência, a energia é transformada em calor (efeito Joule).

• Em uma lâmpada LED, a energia é convertida em luz.

• Em um motor elétrico, ela é transformada em energia mecânica.

3.3.2. Como Calcular a Potência Elétrica?

A fórmula mais comum para calcular potência elétrica é:

Onde:

• P = potência (em watts, W)

• U = tensão elétrica (em volts, V)

• I = corrente elétrica (em ampères, A)

Essa fórmula mostra que a potência depende diretamente da tensão aplicada e da corrente que circula pelo dispositivo.

3.3.3. Unidade de Medida

No Sistema Internacional, a unidade de potência elétrica é o watt (W), em homenagem a James Watt.

Unidades derivadas incluem:

• 1 kW (quilowatt) = 1.000 W

• 1 MW (megawatt) = 1.000.000 W

• 1 mW (miliwatt) = 0,001 W

3.3.4. Potência e Consumo de Energia Elétrica

Potência está diretamente relacionada ao consumo de energia elétrica.

Para calcular a energia consumida por um equipamento, usamos a fórmula:

Onde:

• E = energia consumida (em watt-hora, Wh ou quilowatt-hora, kWh)

• P = potência do aparelho (em watts)

• t = tempo de funcionamento (em horas)

Por exemplo, um equipamento de 1.000 W (1 kW) ligado por 2 horas consome:

E = 1 ⋅ 2 = 2 kWh

Essa energia é o que aparece na sua conta de luz, geralmente em kWh.

3.3.5. Importância da Potência em Projetos

• Dimensionamento correto de cabos (evita aquecimento e quedas de tensão);

• Escolha de fontes de alimentação para circuitos eletrônicos;

• Eficiência energética: aparelhos com maior potência nem sempre são mais eficientes — é preciso considerar também o rendimento;

• Proteção de circuitos com disjuntores e fusíveis adequados à potência envolvida.

3.3.6. Resumo sobre Potência Elétrica

A potência elétrica indica quanta energia um dispositivo consome ou converte por segundo. Seu domínio é essencial para:

• Calcular o consumo de energia;

• Projetar e proteger circuitos;

• Garantir segurança e eficiência em instalações elétricas e sistemas eletrônicos.

Saber calcular e interpretar a potência elétrica é um pilar fundamental para qualquer profissional da área técnica ou da engenharia elétrica e eletrônica.

Referências

Eletrostática - Lei de Coulomb, Campo Elétrico e Potencial Elétrico

Eletrodinâmica - Corrente Elétrica

Eletrodinâmica - Tensão Elétrica, Energia Elétrica e Potência Elétrica

Biografias

Alessandro Volta: O Pai da Eletricidade e o Legado da Pilha

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta nasceu em Como, na Itália, em 1745. Físico brilhante e autodidata, ele se destacou por suas pesquisas pioneiras no campo da eletricidade, sendo considerado o pai da eletroquímica e inventor da primeira bateria elétrica, a pilha de Volta.

Principais Contribuições:

• Experimentos com Eletricidade Animal: Volta ficou famoso por contestar os experimentos de Luigi Galvani, que acreditava que músculos de rãs se moviam por “eletricidade animal”. Volta demonstrou que o movimento era causado por uma diferença de potencial entre dois metais, e não por uma energia própria dos animais.

Esse conflito resultou na criação da pilha — marco de transição entre a eletrostática e a eletrodinâmica.

• Invenção da Pilha Elétrica (1800):  A maior contribuição de Volta foi a criação da primeira fonte contínua de corrente elétrica:A pilha voltaica.

Ela era composta por discos de zinco e cobre, empilhados alternadamente, separados por pedaços de pano ou papelão embebidos em solução salina ou ácida. Essa pilha produzia corrente elétrica estável, algo inédito até então, permitindo avanços práticos e experimentais em eletricidade.

Esse invento revolucionou a ciência, abrindo caminho para o desenvolvimento dos estudos em eletromagnetismo, eletrônica e engenharia elétrica.

• Conceito de Tensão Elétrica: Volta foi o primeiro a formular o conceito de diferença de potencial elétrico, ou tensão elétrica. Em sua homenagem, a unidade de tensão no Sistema Internacional passou a ser chamada de volt (V).

Legado:

• Em 1801, Volta apresentou sua pilha pessoalmente a Napoleão Bonaparte, que o premiou com honras e títulos.

• O nome “volt” foi oficialmente adotado em 1881, em sua homenagem.

• Seu trabalho pavimentou o caminho para cientistas como Faraday, Ampère, Ohm, e Maxwell.

• A importância de Volta vai além da física teórica. Sua invenção da pilha:

  • Tornou possível o fornecimento contínuo de energia elétrica;

  • Permitiu os primeiros experimentos controlados em eletricidade;

  • É a base de funcionamento de baterias modernas, desde celulares até veículos elétricos.

André-Marie Ampère: O Fundador da Eletrodinâmica

André-Marie Ampère nasceu em Lyon, França, em 1775, e foi um físico, matemático, químico e filósofo natural. Autodidata desde jovem, ele se destacou por ser o primeiro a descrever matematicamente a relação entre eletricidade e magnetismo, fundando assim o campo da eletrodinâmica — que hoje conhecemos como eletromagnetismo.

Principais Contribuições:

• Lei de Ampère (1820):  Após os experimentos de Hans Christian Ørsted, que mostraram que uma corrente elétrica cria um campo magnético, Ampère foi além:
  Ele demonstrou, com precisão matemática, como correntes elétricas interagem magneticamente entre si.

A Lei de Ampère descreve a força magnética entre fios condutores percorridos por corrente elétrica, sendo um pilar do eletromagnetismo.

• Fundador da Eletrodinâmica: Ampère foi o primeiro a usar o termo “eletrodinâmica” para descrever o estudo das interações entre correntes elétricas. Seu trabalho teórico estabeleceu as bases para as equações do campo magnético gerado por correntes.

Seu livro “Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques” (1827) é um marco histórico da física.

• Unidade de Corrente Elétrica: o Ampère (A): Em sua homenagem, a unidade de medida da corrente elétrica no Sistema Internacional de Unidades (SI) recebeu o nome de ampère, símbolo A.

1 A = intensidade de corrente que transporta 1 coulomb por segundo.

• Ampère e o Magnetismo: Ampère também demonstrou que o magnetismo é um efeito do movimento de cargas elétricas, conectando definitivamente eletricidade e magnetismo. Isso abriu caminho para:

Os eletroímãs, o motor elétrico, e posteriormente as equações de Maxwell.

• Outras Contribuições:

  • Descreveu o galvanômetro, instrumento de medição de corrente elétrica.

  • Desenvolveu ideias sobre a teoria dos elétrons, mesmo antes de sua descoberta formal.

  • Participou do desenvolvimento do eletromagnetismo aplicado.

Legado:

• Lei de Ampère: Relação entre corrente e campo magnético.

• Fundador da Eletrodinâmica: Precursor do eletromagnetismo moderno.

• Unidade Ampère (A): Corrente elétrica no Sistema Internacional.

• Base para Maxwell e Faraday: Seu trabalho influenciou diretamente as futuras teorias.

• Nome no Arco do Triunfo: Seu nome está gravado entre os grandes cientistas da França.