Como Calcular a Potência e a Energia de uma Bateria

 

 

 

Potência é um conceito que está ligado à ideia de força, intensidade sonora, intensidade luminosa e mesmo gasto de energia num período de tempo.

Ao passar por uma carga instalada em um circuito, a corrente elétrica gerada pela bateria produz, entre outros efeitos, calor, luz e movimento.

Esses efeitos são denominados de trabalho.

 

O trabalho de transformação de energia elétrica em outra forma de energia é realizado pelo consumidor ou pela carga.

Ao transformar a energia elétrica, o consumidor realiza um trabalho elétrico.

O tipo de trabalho depende da natureza do consumidor de energia. Um aquecedor, por exemplo, produz calor; uma lâmpada, luz; um ventilador, movimento.

 

A capacidade de cada consumidor produzir trabalho, em determinado tempo, a partir da energia elétrica é chamada de potência elétrica.

Para dimensionar corretamente cada componente em um circuito elétrico é preciso conhecer a potência requerida.

 

Potência elétrica é a capacidade de realizar um trabalho numa unidade de tempo, a partir da energia elétrica. A unidade de medida da potência elétrica é o watt, simbolizado pela letra W. Um watt (1W) corresponde à potência desenvolvida no tempo de um segundo em uma carga, alimentada por uma tensão de 1V, na qual circula uma corrente de 1A. A unidade de medida da potência elétrica watt tem múltiplos e submúltiplos:

 

1W = 1000 mW = 0,001 KW

 

A potência elétrica (P) de uma carga alimentada por uma bateria depende da tensão aplicada e da corrente que circula nos seus terminais.

 

Matematicamente, essa relação é representada pela seguinte fórmula:

 

P = V x I

 

Nessa fórmula V é a tensão entre os terminais da carga expressa em volts (V); I é a corrente circulante, expressa em ampères (A) e P é a potência dissipada expressa em watts (W).

No exemplo da figura 1, se considerarmos que a tensão na carga é de 3,33V e a corrente de 3,7 A, a potência é dada por:

 

P = V x I = 3,33 x 3,7 = 12,32W

 

Além desta fórmula básica temos outras fórmulas derivadas:

 

I = P / V

V = P / I

 

 

Figura 1 - Circuito elétrico equivalente da bateria (simplificado)

 

Neste circuito temos:

 - Vo = Tensão da bateria em vazio

 - V = Tensão nos terminais da bateria em carga

 - Ri = Resistência interna da bateria

 - R = Resistência da carga

 - I = Corrente da bateria

 

Muitas vezes é preciso calcular a potência de um componente e não se dispõe da tensão e da corrente.

Quando não se dispõe da tensão (V) não é possível calcular a potência pela equação P = V x I. Esta dificuldade pode ser solucionada com auxílio da Lei de Ohm, ou seja,

 

V = R x I

 

P = V x I = R x I x I

 

Assim sendo, pode-se dizer que:

 

P = R x I²

 

No exemplo da figura 1, se a resistência da carga é de 0.9  temos: P = 0,9 x 3,7 x 3,7 = 12,32W

 

Esta equação pode ser usada para determinar a potência de um componente.

É conhecida como equação da potência por efeito joule, que é o efeito térmico produzido pela passagem de corrente elétrica através de uma resistência.

Ainda usando a lei de ohm, temos mais uma fórmula derivada para cálculo da potência:

 

P = V x I = V x V/ R

 

P = V² / R

 

 

A energia contida numa bateria pode ser calculada pela fórmula:

 

E = P x T

 

Onde:

 

 - E = Energia (Wh)

 - P = Potência (W)

 - T = Tempo (h)

 

A unidade de medida da energia elétrica é o Wh (watt hora). Uma bateria que é capaz de fornecer 10W por 1 hora tem uma energia de 10Wh. Se considerarmos que:

 

P = V x I

 

Temos a seguinte fórmula para cálculo da energia:

 

E = P x T = V x I x T

 

Se considerarmos que:

 

C = I x T

 

Onde:

 

 - C = Capacidade (Ah)

 - I = Corrente (A)

 - T é o Tempo (h)

 

Temos que:

 

E= V x I x T = V x C

 

No exemplo da figura 1, se a bateria consegue manter a corrente de 3,7 A durante 2 horas, podemos calcular:

 

C = I x T = 3,7 x 2 = 7,4 Ah

 

E = V * C = 3,33 x 7,4 = 24,64 Wh