Aula 02 - Histórias da eletricidade e formas de energia

Iluminação, aquecimento, processos industriais, transportes, telecomunicações, lazer, procedimentos médicos, conservação de alimentos são alguns dos campos de aplicação de energia elétrica que tornam nossas atividades diárias mais fáceis, seguras e confortáveis.

Figura 1 - Descarga elétrica de um relâmpago

São muitos os exemplos de utilização, porém, nem sempre o mundo foi assim! O domínio da eletricidade é recente na história da humanidade, pois foi somente após a invenção de uma lâmpada elétrica comercialmente viável, em 1879, que a energia elétrica entrou definitivamente em nossas vidas. A manifestação mais natural da existência da eletricidade é o relâmpago. E o ser humano reconheceu seu poder desde que passou a observar a natureza para obter dela os seus meios de sobrevivência. Foi a labareda gerada pela descarga elétrica de um relâmpago sobre um galho de árvore que indicou ao homem o caminho para dominar o fogo. Provavelmente, o mais corajoso do grupo pegou um dos galhos em chamas e levou-o para dentro da caverna, apanhou outros galhos e fez uma fogueira. 

Em seguida, viu como o ambiente ficou quente e confortável. Assim, até que descobrissem outra maneira de obter fogo, era obrigação de todos manter aquela chama acesa pelo maior tempo possível. Dessa maneira, o grupo podia aquecer-se, manter-se longe os predadores, cozer alimentos etc.

Sem saber, o homem pré-histórico estava obtendo uma forma de energia – a energia térmica do fogo – a partir de outra forma de energia: a energia elétrica presente na descarga do relâmpago. Porém, apesar de saber que esse tipo de força, para ele ainda misteriosa, existia, não tinha ideia de como dominá-la e usá-la em seu favor.

No dicionário: Energia [Do grego enérgeia, pelo latim energia] S. f. Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho (Michaelis, 2012).

Figura 1 - Exemplo de
energia potencial

Energia está sempre ligada à palavra trabalho. E assim como há várias maneiras de se realizar um trabalho, existem também várias formas de energia, que são:

Energia potencial: é aquela que está armazenada em um corpo em repouso e que depende de sua posição, e não de seu movimento. Por exemplo, um skate no alto de uma rampa tem energia potencial. Quando ele se movimenta, possui energia cinética. 

A energia potencial gravitacional é a energia armazenada em um corpo devido à sua altura em um campo gravitacional, essa energia potencial pode ser convertida em energia cinética quando o corpo cai, sendo fundamental na física para entender o movimento e a conservação de energia.

Calculada pela fórmula: EP = m ⋅ g ⋅ h [massa (kg) x gravidade (9,8 m/s²) x altura (m)] é medida em (Kg.m²/s²) que recebe o nome de Joules (J) no Sistema Internacional.

Figura 2 - Exemplo de
energia cinética

Energia cinética: é a energia que um corpo em movimento possui devido à sua velocidade. É, portanto, a consequência do movimento. A energia do pé de um jogador de futebol, quando ele chuta a bola, é cinética e realiza o trabalho de levantar a bola do chão, apesar de existir a força da gravidade.

A energia que um corpo possui e que está associada a seu estado de movimento, chama-se energia cinética. Um corpo de massa m apresenta, em dado instante, uma velocidade v. Sua energia cinética EC é dada por: EC = m.v²/2 [massa (kg) x velocidade (m/s)² também é medida em (Kg.m²/s²).

Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética. Teorema da energia cinética: A variação da energia cinética de um corpo entre dois instantes quaisquer é dada pelo trabalho da resultante das forças que atuam sobre esse corpo, neste intervalo de tempo.

Figura 3 - Exemplo de
energia mecânica

Energia mecânica: é a soma da energia potencial com a energia cinética. Ela se manifesta pela transmissão do movimento. Quando alguém pedala uma bicicleta, a energia mecânica é transmitida às rodas, movimentando-as e fazendo a bicicleta andar.

A soma da energia cinética EC de um corpo com sua energia potencial EP, recebe o nome de Energia mecânica: E mec = EC + EP.

A energia mecânica é a energia associada com o movimento e a posição que um corpo ocupa no espaço, e está relacionada com a capacidade desse corpo realizar trabalho. Vale lembrar que, de acordo com o SI (Sistema Internacional), a unidade de medida da energia mecânica é o Joule (J).

Figura 4 - Exemplo de
energia térmica

Energia térmica: é a energia que se manifesta quando há diferença de temperatura entre dois corpos. Em uma máquina a vapor, por exemplo, a água aquecida se transforma em vapor, que aciona o mecanismo a ser movimentado, gerando energia cinética.

Na máquina a vapor a água se expande ao ser aquecida num recipiente provido de um êmbolo. A água recebe calor, muda seu estado de líquido para gasoso, provocando a expansão do volume e a força exercida sobre o êmbolo realiza um trabalho. 

Supondo a transformação isobárica, isto é, a pressão p do gás permanece constante, podemos calcular o trabalho da força: τ = F . d [Pressão (N/m²) x volume (m³)], que multiplicado pela velocidade de deslocamento dará energia térmica.

A unidade internacional (SI) para energia térmica, assim como para todas as formas de energia e calor, é o Joule (J), definido como em (1 J = 1Kg.m²/s²). Um Joule representa a quantidade de energia transferida, equivalente a aplicar uma força de um Newton por um metro a uma velocidade de 1 metro por segundo.

Figura 5 - Exemplo de
energia química.

Energia química: é a energia que aparece nas ligações responsáveis pela estrutura da matéria. Portanto, ela se dá no nível das interações entre moléculas. Isso acontece, por exemplo, quando certos corpos são colocados em contato e sua interação química provoca uma reação. É o caso das pilhas e das baterias, que transformam a energia química da interação entre os materiais contidos no seu interior em energia elétrica.

Na maioria das vezes, a liberação ou absorção de energia nos processos químicos ocorre por meio da transferência de calor; mas também pode haver envolvimento de outras modalidades de energia, como a elétrica como no caso das pilhas e da eletrólise da água.

Figura 6 - Exemplo de
energia elétrica.

Energia elétrica: é um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas ou em movimento e pela interação entre elas. Trata-se de uma forma de energia que pode ser transformada facilmente em outros tipos de energia. Essa transformação ocorre em equipamentos elétricos denominados consumidores de energia ou receptores de energia ou carga. 

A unidade internacional de energia elétrica é o Joule (J). Um joule equivale a um watt-segundo (1 J = 1 W.s), representando o trabalho realizado por uma corrente de um ampere passando por uma resistência de um ohm durante um segundo.

Alguns exemplos das transformações da energia elétrica ocorridas em alguns tipos de consumidores são: 

• Motor elétrico - conversão em energia Mecânica no efeito de rotação (movimento circular);
• Ferro de passar - conversão em energia Térmica no efeito térmico;
• Lâmpada  - conversão em energia Luminosa no efeito luminoso;
• Bateria do celular em carga  - conversão em energia Química no efeito.

Perceba que a palavra eletricidade refere-se a um fenômeno físico, como a luz e o calor. A expressão energia elétrica, por outro lado, refere-se ao uso da eletricidade para gerar trabalho.

A energia não pode ser criada nem destruída. Esse é o enunciado da Lei da conservação de energia, que trata da capacidade de uma forma de energia transformar-se em outra.

Veja o vídeo da viagem da eletricidade: https://youtu.be/0Ve4aU07E8o

No link a seguir há exercícios de aplicação: 01 - Lista de exercícios de Eletricidade básica.

Fonte: Eletricidade, volume 1 / Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial. SENAI/DN, 2012. 184 p. il. (Série Eletroeletrônica).

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 06/02/2026