Tensão elétrica: o que é, fórmulas e exercícios

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

Tensão elétrica é a grandeza física que mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, também chamada de ddp.

O instrumento utilizado para medir a tensão elétrica é o voltímetro e no Sistema Internacional (SI) a unidade de medida é o volt, cujo símbolo é V.

Embora muitos chamem essa grandeza de voltagem, devido ao seu descobridor, o físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), o termo correto é tensão elétrica.

Através da tensão elétrica é possível explicar o movimento das cargas e geração da corrente elétrica, devido ao trabalho realizado pela força elétrica.

Fórmula de tensão elétrica

O potencial elétrico (U) é dado pela razão entre a energia potencial em um ponto (E_p) e o valor da carga (q).

$reto U espaço igual a espaço reto E com reto p subscrito sobre reto q$

A unidade do potencial no SI é o volt, que representa a energia de 1 Joule fornecida a uma carga de 1 Coulomb, inserida em determinado ponto.

$1 espaço Volt espaço igual a espaço numerador 1 espaço Joule sobre denominador 1 espaço Coulomb fim da fração$

Quando a carga é deslocada do ponto A ao ponto B, a força elétrica realiza um trabalho para mudá-la de posição e, por isso, ocorre uma diferença de potencial elétrico (U).

O cálculo da tensão elétrica pode ser feito utilizando o trabalho realizado (T) e a carga que o recebe (q).

$reto U espaço igual a espaço reto U com reto A subscrito espaço menos espaço reto U com reto B subscrito espaço igual a espaço reto T com AB subscrito sobre reto q$

Exemplo
Quando uma força elétrica realiza um trabalho de 6.10^–4 J para que do ponto x ao ponto y, em um campo elétrico, seja deslocada uma carga puntiforme de 3.10^–5 C, qual a tensão elétrica entre esses dois pontos?

$tabela linha com blank blank blank blank blank blank linha com célula com pilha espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço em moldura circular fecha moldura com espaço espaço acima fim da célula célula com travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto fim da célula célula com operador anelar com reto X sobrescrito fim da célula célula com travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto travessão curto fim da célula célula com operador anelar com reto Y sobrescrito fim da célula blank fim da tabela espaço espaço espaço 3.10 à potência de menos 5 fim do exponencial$

Solução:

$reto U espaço igual a espaço reto T com AB subscrito sobre reto q igual a espaço numerador 6 espaço. espaço 10 à potência de menos 4 fim do exponencial sobre denominador 3 espaço. espaço 10 à potência de menos 5 fim do exponencial fim da fração reto U espaço igual a 2 espaço. espaço 10 à potência de menos 4 menos parêntese esquerdo menos 5 parêntese direito fim do exponencial reto U espaço igual a 2 espaço. espaço 10 à potência de 1 espaço reto V reto U espaço igual a 20 espaço reto V$

Veja também Diferença de potencial.

Cálculo da ddp com a Lei de Ohm

Os elementos de um circuito são ligados por fios condutores, onde passa a corrente elétrica. A lei de Ohm relaciona as grandezas tensão elétrica, corrente elétrica e resistência elétrica de um circuito.

A tensão elétrica é a fonte que alimenta o circuito, sendo assim, essa grandeza pode ser calculada da seguinte fórmula:

$reto U espaço igual a espaço reto R espaço. espaço reto I$

Onde,
U é a tensão elétrica, cuja unidade é o volt (V);
I é a corrente elétrica, cuja unidade é o ampère (A);
R é a resistência elétrica, cuja unidade é volt/ampère ou ohm ( $reto ómega maiúsculo$ ).

Outra maneira de realizar o cálculo da ddp é através da potência elétrica (P), cuja unidade no SI é o watt (W). A potência (P) de um aparelho é quantidade de energia elétrica consumida por unidade de tempo.

$reto U espaço igual a espaço reto P sobre reto I$

O que é tensão elétrica em um circuito?

Observe a seguir o esquema básico de um circuito.

Os geradores de tensão elétrica (U), como bateria e pilha, são instrumentos capazes de transformar a energia química em energia elétrica e manter uma diferença de potencial entre seus terminais.

Essa diferença de potencial é importante para ocorrer o fluxo de cargas no circuito do ponto carregado ao ponto sem carga até que a tensão elétrica se iguale.

A diferença de potencial em um circuito pode ser medida, por exemplo, colocando as ponteiras do voltímetro nos terminais do resistor do circuito (R), que controla a intensidade de corrente (I) no condutor.

Veja também Corrente elétrica.

Exercícios sobre tensão elétrica

Exercício 1

Uma força elétrica produz um trabalho ao deslocar uma carga elétrica de $1 vírgula 6 espaço x espaço 10 à potência de menos 19 fim do exponencial C$ entre dois pontos que apresentam uma diferença de potencial igual a 80 V. Determine em Joules a energia necessária que esta força mova esta partícula, nestas condições.

Ver Resposta

Resposta: 128 J

A tensão, diferença de potencial entre dois pontos do campo elétrico, é determinado pela divisão entre o trabalho e a carga.

Como o trabalho mede a quantidade de energia, o isolamos na fórmula e calculamos.

$reto U igual a reto T sobre reto q reto T igual a reto U. reto q reto T igual a 80 espaço. espaço 1 vírgula 6 espaço. espaço 10 à potência de menos 19 fim do exponencial reto T igual a 128 espaço reto J$

Exercício 2

Um resistor que possui resistência de 10 ohms é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade de 7 ampères. Um voltímetro foi figado entre seus terminais marca qual tensão

Ver Resposta

Resposta: 70 V

Aplicando a 1ª lei de Ohm obtemos:

$reto U igual a reto R. reto I reto U igual a 10.7 reto U igual a 70 espaço reto V$

Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.