Unidades SI | volt (V) |
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Dimensão | M · L 2 · T -3 · I -1 |
Base SI | kg ⋅ m 2 ⋅ s −3 ⋅ A −1 |
Natureza | Tamanho escalar extenso |
Símbolo usual | U , U AB , ΔV ... |
Conjugado | Carga elétrica |
A tensão é a circulação do campo elétrico ao longo de um circuito elétrico medido em volts por um voltímetro . É denotado como V em um dipolo .
A noção de voltagem elétrica é freqüentemente confundida com a de "diferença de potencial elétrico " (DDP) entre dois pontos de um circuito elétrico. Os dois conceitos são equivalentes em regime estacionário (independente do tempo). No entanto, de uma forma geral, em regime variável (por exemplo: correntes alternadas ), a circulação do campo elétrico deixou de ser conservadora devido ao fenômeno da indução eletromagnética , a tensão e a diferença de potencial deixaram de ser sinônimos. Nesse caso geral, a diferença de potencial perde seu significado físico e deve ser substituída pela noção de tensão.
A noção de voltagem elétrica também é designada pelo anglicismo : "voltagem", pois é possível encontrar a expressão "amperagem" para designar a intensidade elétrica . No entanto, esses termos são considerados incorretos, embora alguns os considerem equivalentes.
De forma mais geral, a existência de uma tensão em um circuito elétrico constituído de elementos de resistência diferentes de zero é a prova da existência neste circuito de um gerador elétrico mantendo uma tensão em seus terminais.
Existem diferentes tipos de tensão:
No caso geral, o símbolo padrão da tensão é L medido em volts , unidade cujo símbolo é V .
Em um diagrama elétrico , a tensão pode ser complementada por setas ou + e - para indicar sua direção. Essas diferenças são apenas diferenças de convenção (ver imagem 1).
Para distinguir as diferentes tensões em um circuito, o U maiúsculo pode ser acompanhado por uma letra subscrita que descreve a qual elemento do circuito essa tensão está ligada. Em um circuito RLC, existem, portanto, 4 tensões: U (tensão nos terminais do gerador), U R (tensão nos terminais do resistor ), U L (tensão nos terminais do indutor ) e U C (tensão nos terminais da capacitância ). (veja a imagem 2)
Na fase , há as tensões de fase (tensões entre fases ) U e tensões (tensões de fase e neutro ) V . No caso de corrente trifásica, existem, portanto, 6 tensões:
Imagem 1 - Convenções de representação de corrente e tensão em um dipolo receptor .
a: Convenção recomendada de acordo com o padrão internacional IEC / CEI 60375 ed2.0
b: Convenção em uso nos Estados Unidos
c: Convenção em uso na França .
Figura 2 - A tensão em um circuito RLC : L, L R , L L e L C .
Imagem 3: Representação de Fresnel das tensões fase-fase e fase-fase para um sistema balanceado direto.
A tensão pode ser medida usando um voltímetro conectado em paralelo / bypass no circuito. Esta medida foi descoberta por Alessandro Conde da Volta .
A voltagem elétrica nos terminais de um dipolo é sempre igual à circulação do campo elétrico dentro deste dipolo.
Em outras palavras, a tensão elétrica representa o trabalho da força elétrica (que prevalece dentro do dipolo) sobre uma partícula carregada , dividido pelo valor da carga (no caso de um gerador de tensão DC, uma bateria por exemplo, o não -carga de tensão elétrica desta célula, chamada de força eletromotriz (fem), é o trabalho da força propulsora eletrostática sobre os elétrons).
Falaremos, portanto, de energia trocada por unidade de carga, que pode ser comparada, se não levarmos em conta as unidades, à energia trocada por uma carga de 1 coulomb .
Sua unidade é, portanto, a de uma energia dividida por uma carga elétrica, ou seja, o joule por coulomb , que equivale ao volt.
Qualquer dipolo de um circuito elétrico desenvolve uma voltagem em seus terminais, o que equivale a dizer que ele trocará uma determinada energia com as cargas móveis que passam por ele, que são, em grande parte dos casos, elétrons. Essa tensão é igual à energia por unidade de carga, trocada entre cada partícula carregada que passa pelo dipolo e o próprio dipolo.
No caso de passagem por um gerador de energia, a energia recebida pelas cargas é convertida em um desequilíbrio eletrostático (densidade de volume da carga diferente de um ponto a outro) que cria a tensão nos terminais do gerador. Em outras palavras, a energia adquirida por uma carga no gerador é convertida em energia potencial que será transformada no restante do circuito.
W / q recebido no gerador = tensão do gerador
No caso do cruzamento de um receptor de energia, a energia retirada das partículas carregadas pelo dipolo tem o efeito de "reter" nos terminais do receptor uma parte (mais ou menos grande de acordo com o número de receptores) do tensão do gerador. Essa tensão tem o efeito de fornecer a energia necessária para que as cargas cruzem o dipolo receptor.
W / q perdido no receptor = tensão do receptor
Se denotarmos por e a carga elétrica de um elétron em coulombs e u a voltagem de um dipolo em volts, então cada elétron que cruza o último ganhará ou perderá (dependendo do sinal de u ) uma energia igual a W = u * e joules.
De acordo com a segunda lei de Kirchhoff , também chamada de lei da malha, e válida na aproximação de regimes quase estacionários (ou seja, quando o tempo de propagação da tensão de uma extremidade a outra do circuito é insignificante em comparação com a característica de tempo da variação da tensão do gerador), podemos dizer que a soma das tensões (com seu sinal de acordo com a natureza do dipolo) em uma célula de um circuito é zero. Denotamos aqui por malha, um caminho que permite que as cargas elétricas livres se movam, façam uma volta completa (ou seja, começar de um ponto e poder voltar lá). Para a aplicação desta lei, é atribuído um sinal às tensões do circuito: positivo para os geradores e negativo para os receptores.
O importante é discernir claramente que a passagem por um gerador fornece energia enquanto o receptor a retira. A energia recebida pelos vários receptores do circuito é, obviamente, igual à fornecida pelo (s) gerador (es).
Estritamente falando, a lei da malha não é mais aplicável em um regime de variação rápida, as tensões não são mais conservadoras e sua soma em um circuito fechado não é mais zero.
A tensão elétrica de usinas térmicas ou nucleares é elevada com a ajuda de transformadores . A energia elétrica é então transportada em alta tensão , em tensões acima de 100 kV , até 1.200 kV . Em seguida, é baixado. As residências são alimentadas com baixa tensão ( 230 V / 400 V por exemplo na França, Bélgica e Alemanha ou 120 V / 240 V no Canadá).
Abaixo, a imagem das diferentes áreas de tensão na sequência do decreto francês n o 88-1056 de14 de novembro de 1988 : este decreto trata da proteção dos trabalhadores em estabelecimentos sujeitos ao Código do Trabalho (livro 2, título 3) que utilizam corrente elétrica .
Abreviações | TBT | BTA | BTB | HTA | HTB |
Denominações | Voltagem muito baixa | Baixa Tensão A | Baixa Tensão B | Alta Tensão A | Alta Tensão B |
Corrente alternada | U ≤ 50 volts | 50 <U ≤ 500 volts | 500 <U ≤ 1000 volts | 1000 <U ≤ 50 kV | U> 50 kV |
Corrente contínua | U ≤ 120 volts | 120 <U ≤ 750 volts | 750 <U ≤ 1500 volts | 1500 <U ≤ 75 kV | U> 75 kV |
Distância da vizinhança (distância de segurança) |
Sem perigo | D ≥ 30 cm | D ≥ 30 cm | D ≥ 2 metros | D ≥ 3 metros |
O decreto de 1988 foi substituído por um decreto de 1995. A nova classificação dos domínios de tensão não diferencia mais entre BTA e BTB. Desde então, apenas o campo BT existe para cobrir os campos de 50 V a 1000 V em modo alternado e de 120 V a 1500 V em tensão contínua.