Potential difference and power · Diferença de potencial e potência
| English | Português |
|---|---|
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | diferença de potencial |
| volt/vəʊlt/ | volt |
| electromotive force/ɪˌlektrəʊˈməʊtɪv fɔːs/ | força eletromotriz |
| electrical power/ɪˈlektrɪkl ˈpaʊə/ | potência elétrica |
| Ohm's law/əʊmz lɔː/ | Lei de Ohm |
What "voltage" really means
- A 240 V supply is dangerous; a 1.5 V cell is harmless.
- The difference is the energy each coulomb of charge carries.
- That energy-per-charge is the potential difference 电势差.
O que "tensão" realmente significa
- Uma fonte de 240 V é perigosa; uma célula de 1.5 V é inofensiva.
- A diferença está na energia que cada coulomb de carga carrega.
- Essa energia por carga é a diferença de potencial 电势差.
Potential difference
- p.d. is the energy transferred per unit charge: $V = \dfrac{W}{Q}$.
- Unit: the volt 伏特, $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$.
- The exam definition needs both halves: "the energy transferred from electrical to other forms per unit charge passing through the component".
Diferença de potencial
- p.d. é a energia transferida por unidade de carga: $V = \dfrac{W}{Q}$.
- Unidade: o volt 伏特, $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$.
- A definição de prova exige ambas as partes: "a energia transferida de elétrica para outras formas por unidade de carga que passa pelo componente".
Potential difference is the energy transferred per unit: · Diferença de potencial é a energia transferida por unidade de:
$V = \dfrac{W}{Q}$ — energy per unit charge, in joules per coulomb (volts). · $V = \dfrac{W}{Q}$ — energia por unidade de carga, em joules por coulomb (volts).
One volt equals one joule per ____. · Um volt equivale a um joule por ____.
$1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — one joule of energy moved per coulomb of charge. · $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — um joule de energia movido por coulomb de carga.
e.m.f. vs p.d.
- e.m.f. (electromotive force 电动势) = energy a source gives to each coulomb (from chemical or other forms into electrical).
- p.d. = energy a coulomb gives up to a component (from electrical into other forms). Same unit, opposite roles.
Voltage is energy per charge. A 240 V supply gives each coulomb 160 times more energy than a 1.5 V cell — that's why it's dangerous.
f.e.m. vs p.d.
- f.e.m. (força eletromotriz 电动势) = energia que uma fonte entrega para cada coulomb (de química ou outras formas para elétrica).
- p.d. = energia que um coulomb entrega a um componente (de elétrica para outras formas). Mesma unidade, papéis opostos.
A tensão é energia por carga. Uma fonte de 240 V fornece a cada coulomb 160 vezes mais energia do que uma célula de 1.5 V — é por isso que é perigosa.
Both e.m.f. and potential difference are measured in volts. · Tanto a f.e.m. quanto a diferença de potencial são medidas em volts.
Yes — both are energy per unit charge (J/C). The difference is whether energy is given to, or taken from, the charge. · Sim — ambas são energia por unidade de carga (J/C). A diferença é se a energia é dada à carga ou retirada dela.
Worked example: charge, energy, power
A battery drives $0.50\ \text{A}$ through a lamp for $4.0$ minutes. The p.d. across the lamp is $6.0\ \text{V}$.
- Charge: $Q = It = 0.50 \times 240 = 120\ \text{C}$ (minutes → seconds).
- Energy transferred in the lamp: $W = VQ = 6.0 \times 120 = 720\ \text{J}$.
- Power: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{720}{240} = 3.0\ \text{W}$ — the same as $VI = 6.0 \times 0.50$.
- Check: each coulomb delivers $6\ \text{J}$, and $120$ coulombs pass, so $720\ \text{J}$; the two routes to the power must agree.
Exemplo resolvido: carga, energia, potência
Uma bateria impulsiona $0.50\ \text{A}$ através de uma lâmpada por $4.0$ minutos. A p.d. nos terminais da lâmpada é $6.0\ \text{V}$.
- Carga: $Q = It = 0.50 \times 240 = 120\ \text{C}$ (minutos → segundos).
- Energia transferida na lâmpada: $W = VQ = 6.0 \times 120 = 720\ \text{J}$.
- Potência: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{720}{240} = 3.0\ \text{W}$ — a mesma que $VI = 6.0 \times 0.50$.
- Verificação: cada coulomb entrega $6\ \text{J}$, e $120$ coulombs passam, então $720\ \text{J}$; as duas rotas para a potência devem concordar.
A p.d. of $9.0\ \text{V}$ drives $40\ \text{C}$ of charge through a resistor. How much energy is transferred in the resistor, in J? · Uma p.d. de $9.0\ \text{V}$ move · mover $40\ \text{C}$ de carga através de um resistor. Quanto de energia é transferido no resistor, em J?
$W = VQ = 9.0 \times 40 = 360\ \text{J}$ — nine joules for every coulomb. · $W = VQ = 9.0 \times 40 = 360\ \text{J}$ — nove joules por cada coulomb.
Electrical power 电功率
- Combining $V = \dfrac{W}{Q}$ and $I = \dfrac{Q}{t}$ gives $P = VI$.
- Energy transferred in a time is $E = Pt$.
Potência elétrica 电功率
- Combinar $V = \dfrac{W}{Q}$ e $I = \dfrac{Q}{t}$ resulta em $P = VI$.
- Energia transferida em um tempo é $E = Pt$.
Electrical power · Potência elétrica
P = VI
At a fixed voltage, power is proportional to the current it drives. · Com uma tensão fixa, a potência é proporcional à corrente que ela gera.
A device runs at $12\ \text{V}$ and draws $2.0\ \text{A}$. What is its power? · Um dispositivo opera em $12\ \text{V}$ e consome $2.0\ \text{A}$. Qual é sua potência?
$P = VI = 12 \times 2.0 = 24\ \text{W}$.
Three forms of power
- With Ohm's law 欧姆定律 ($V = IR$): $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$.
- Choose the form that uses the quantities you already know.
Três formas de potência
- Com a lei de Ohm 欧姆定律 ($V = IR$): $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$.
- Escolha a forma que usa as quantidades que você já conhece.
Which form of electrical power uses only the voltage and the resistance? · Qual forma de potência elétrica usa apenas a tensão e a resistência?
$P = \dfrac{V^{2}}{R}$ needs only $V$ and · e $R$ — handy when you do not know the current. · $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ precisa apenas de $V$ e $R$ — útil quando você não conhece a corrente.
A $100\ \text{W}$ lamp is on for $60\ \text{s}$. How much energy does it transfer? · Uma lâmpada de $100\ \text{W}$ fica ligada por $60\ \text{s}$. Quanto de energia ela transfere?
$E = Pt = 100 \times 60 = 6000\ \text{J}$.
Worked example: which form to use
A $12\ \text{V}$ heater draws $5.0\ \text{A}$. Find its power and resistance, the power if it were run from $6.0\ \text{V}$ instead, and the energy it transfers in $10$ minutes at full power.
- Power: $P = VI = 12 \times 5.0 = 60\ \text{W}$.
- Resistance: $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{5.0} = 2.4\ \Omega$.
- On $6.0\ \text{V}$: with $R$ unchanged, $P = \dfrac{V^{2}}{R} = \dfrac{6.0^{2}}{2.4} = 15\ \text{W}$ — halving the voltage quarters the power.
- Energy: $E = Pt = 60 \times 600 = 3.6 \times 10^{4}\ \text{J} = 36\ \text{kJ}$.
- Check: $I^{2}R$ gives the same $60\ \text{W}$: $5.0^{2} \times 2.4 = 60$. All three forms agree because $R$ is fixed.
Exemplo resolvido: qual forma usar
Um aquecedor de $12\ \text{V}$ consome $5.0\ \text{A}$. Encontre sua potência e resistência, a potência se fosse alimentado por $6.0\ \text{V}$ em vez disso, e a energia que ele transfere em $10$ minutos em plena potência.
- Potência: $P = VI = 12 \times 5.0 = 60\ \text{W}$.
- Resistência: $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{5.0} = 2.4\ \Omega$.
- Em $6.0\ \text{V}$: com $R$ inalterado, $P = \dfrac{V^{2}}{R} = \dfrac{6.0^{2}}{2.4} = 15\ \text{W}$ — dobrar a tensão reduz a potência a um quarto.
- Energia: $E = Pt = 60 \times 600 = 3.6 \times 10^{4}\ \text{J} = 36\ \text{kJ}$.
- Verificação: $I^{2}R$ dá a mesma $60\ \text{W}$: $5.0^{2} \times 2.4 = 60$. As três formas concordam porque $R$ é fixo.
A fixed resistor is moved from a $12\ \text{V}$ supply to a $6.0\ \text{V}$ supply. Which statements are true? Select all that apply. · Um resistor fixo é movido de uma fonte de $12\ \text{V}$ para uma fonte de $6.0\ \text{V}$. Quais afirmações são verdadeiras? Selecione todas as que se aplicam.
With $R$ fixed, $I = \dfrac{V}{R}$ halves and $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ falls to a quarter. The resistance itself does not change. · Com $R$ fixo, $I = \dfrac{V}{R}$ cai pela metade e $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ cai para um quarto. A própria resistência não muda.
$I^{2}R$ and $\dfrac{V^{2}}{R}$ only agree when $R$ is constant. For a filament lamp $R$ rises as it heats, so doubling the voltage gives less than four times the power. Convert minutes to seconds before $E = Pt$. And a volt is a joule per coulomb — not a joule per second, which is a watt.
$I^{2}R$ e $\dfrac{V^{2}}{R}$ só concordam quando $R$ é constante. Para uma lâmpada de filamento $R$ aumenta à medida que esquenta, então dobrar a tensão resulta em menos de quatro vezes a potência. Converta minutos para segundos antes de $E = Pt$. E um volt é um joule por coulomb — não um joule por segundo, que é um watt.
One volt is one joule per second. · Um volt é um joule por segundo.
One volt is one joule per coulomb — energy per charge. One joule per second is one watt, a power. · Um volt é um joule por coulomb — energia por carga. Um joule por segundo é um watt, uma potência.
You've got it
- p.d. is energy transferred per unit charge: $V = \dfrac{W}{Q}$ (volt = joule per coulomb)
- e.m.f. is energy given to charge by the source; p.d. is energy given up by charge
- power $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$ (the last two need constant $R$); energy $E = Pt$
Entendeu?
- p.d. é energia transferida por unidade de carga: $V = \dfrac{W}{Q}$ (volt = joule por coulomb)
- f.e.m. é energia dada à carga pela fonte; p.d. é energia entregue por carga
- potência $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$ (os dois últimos precisam de $R$ constante); energia $E = Pt$