Entendendo a eletricidade: tensão, corrente, watts e outros bichos

Ao falar sobre fontes e baterias esbarramos sempre na terminologia básica de eletricidade, com todos os volts, amperes, corrente e potência. Como a terminologia é confusa, é muito fácil se confundir, por isso vamos a uma revisão rápida dos termos mais comuns:

Tensão: Em termos técnicos, a tensão é “a diferença de potencial elétrico entre dois pontos”, medido em volts. Quanto mais volts, mais energia pode fluir, mesmo que a intensidade da corrente (medida em amperes) seja a mesma.

Uma analogia simples poderia ser feita em relação a uma estrada: duplicando o número de vias, é possível duplicar o tráfego de veículos, mesmo que a velocidade continue sendo a mesma. Outra analogia poderia ser feita em relação a um encanamento. Quanto maior é a tensão, maior é “a largura do cano”, permitindo que mais água seja transportada. Ambas as analogias não são inteiramente corretas (afinal, você não precisa duplicar a fiação ou dobrar a espessura dos fios para usar tensão de 220 em vez de 110), mas eles sevem para dar uma idéia geral da diferença entre tensão e corrente, que explico a seguir.

Cada dispositivo tem uma tensão nominal, ou seja uma “voltagem” correta de operação. Um led pode operar usando 3.6V, o motor de um HD usando 12V e um processador usando 1.2V, por exemplo. Sempre existe uma margem de tolerância, mas qualquer componente pode ser danificado se submetido a uma tensão mais alta que a das especificações.

Voltagem: Termo leigo para se referir à tensão. Em vez de dizer “12 volts de voltagem”, você pode dizer “tensão de 12 volts”.

Corrente: Dentro da analogia, você pode imaginar que a tensão (ou seja, a “voltagem”) equivale à espessura do cano e a corrente (ou “amperagem”) equivale à pressão da água. Ao aumentar a tensão (ou seja, alargar o cano) você pode fazer com que mais energia flua mantendo a mesma corrente e vice-versa.

A tensão e a corrente podem ser usadas para calcular o consumo máximo de diferentes dispositivos quando ele não for informado. Um exaustor de 120 mm que usa 12V e 0.4 ampere, por exemplo, tem um consumo máximo de 4.8 watts, atingido quando ele gira na rotação máxima. Caso ele esteja ligado a um circuito de controle de rotação (como é o caso da maioria dos exaustores de 120 mm usados em fontes) então o consumo será variável, oscilando junto com a velocidade de rotação.

Um chuveiro com potência de 5000 watts, pode trabalhar com uma corrente de apenas 20 amperes, já que está ligado no 220, enquanto um processador pode precisar de 50 ou até mesmo 100 amperes para fazer o seu trabalho, já que utiliza uma tensão muito mais baixa.

Para um eletricista que está acostumado a lidar com chuveiros e torradeiras, a idéia de um processador usando 100 amperes pode soar absurda, mas este é apenas mais um exemplo de quanta tecnologia vai na produção de um PC atual. É justamente por precisarem fornecer uma corrente tão elevada que as placas-mãe atuais precisam de reguladores de tensão tão caros e sofisticados, com 8, 16 ou até mesmo 24 fases.

Amperagem: É o termo leigo para se referir à corrente, considerado incorreto pelos mais pedantes chatos. Em resumo, você pode dizer “amperagem” quando estiver conversando com alguém e quiser explicar as coisas de maneira simples, mas diga “corrente” quando precisar respeitar o jargão técnico. Em vez de dizer “amperagem de 30 amperes”, você pode dizer “30 amperes de corrente”. Outra opção é usar o “amperagem” entre aspas, indicando que você está usando o termo “incorreto” para simplificar a explicação.

Uma curiosidade é que a distinção entre os termos “corrente” e “amperagem” é uma peculiaridade do português. No inglês (língua na qual os primeiros manuais sobre eletricidade foram escritos), o termo mais usado para descrever a corrente é “amperage”, que poderia ser traduzido literalmente para “amperagem”.

Quando os primeiros manuais técnicos chegaram ao Brasil, o termo “amperage” foi traduzido como “corrente”, termo que acabou entrando para o jargão técnico e se tornou arraigado a ponto do termo “amperagem” ser considerado incorreto, muito embora seja a palavra mais parecida com o termo original.

Watt: É uma medida de potência, que é calculada multiplicando a tensão pela corrente. Com 12 volts e 30 amperes temos 360 watts, por exemplo. Um chuveiro elétrico de 8000 watts é mais mais potente que um de 5000 watts, o que permite esquentar mais água. Uma fonte de 600 watts é mais potente que uma de 400, o que permite alimentar um PC mais parrudo e assim por diante.

Um processador que trabalha usando 1.2V de tensão e uma corrente de 50 amperes, por exemplo, usa 60 watts. Por outro lado, um HD que usa quase que exclusivamente a saída de 12V da fonte, poderia usar 12 watts com uma corrente de apenas 1 ampere e o PC inteiro (com processador e tudo) poderia fazer se trabalho com também 1 ampere, mas nesse caso com a tensão de 127 volts da tomada (1 ampere x 127 volts = 127 watts).

Como pode ver, componentes que utilizam tensões mais baixas, precisam de uma “amperagem” muito maior para obter a mesma quantidade de energia, o que exige circuitos de alimentação mais elaborados.

Watts-hora: É uma medida de consumo, que indica a quantidade de energia gasta. Um watt-hora equivale ao volume de energia que um dispositivo qualquer com uma potência de 1 watt consome ao longo de uma hora.

Um PC ligado a uma tomada de 127V, que “puxa” 1 ampere, trabalha com uma potência de 127 watts e, consequentemente, consome 127 watts-hora de energia (a cada hora). Em 20 horas ele consumiria 2.54 kWh (um kWh corresponde a 1000 watts-hora), que corresponderiam a pouco mais de um real na sua conta de luz.

O mesmo se aplica a chuveiros, lâmpadas e outros dispositivos elétricos. Os “100W” na caixa de uma lâmpada incandescente indicam ao mesmo tempo que ela tem uma potência de 100 watts, e que ela consome 100 watts-hora de energia por hora quando ligada, o que torna simples calcular o consumo mensal.

Coloquialmente, é muito comum dizer “o PC consome 100 watts”, indicando que ele consome 100 watts-hora ao longo de uma hora de funcionamento. Não existe nada de errado nisso (as pessoas vão provavelmente te entender melhor do que se você dissesse “o PC consome 100 watts-hora por hora”), mas os mais chatos vão protestar.

Revisando, a diferença entre “watt” e “watt-hora” é que watt é uma taxa, enquanto o watt-hora é uma medida de quantidade. Dentro da analogia, os watts seriam como a taxa de vazão da água no cano (que pode ser de 100 ml por segundo, por exemplo) e os watts-hora seriam a quantidade de água que é consumida (360 litros, por exemplo).

mAh: Abreviação de “miliamperes-hora”. É uma medida de capacidade tipicamente usada em baterias. Para saber a capacidade em watts, basta multiplicar a capacidade em mAh pela tensão em volts e dividir por mil. Uma bateria de notebook com 11.4V e 4400 mAh armazena 50.1 watts, que são suficientes para alimentar um notebook que consome 25 watts/hora por duas horas. Uma pilha de 1.2V e 2600 mAh por sua vez, armazena apenas 3.1 watts.

Corrente elétrica e energia elétrica: Embora estes dois termos sejam muitas vezes usados como sinônimos, eles descrevem duas coisas diferentes. A corrente elétrica corresponde ao movimento dos elétrons que pulam de um átomo ao outro, enquanto a energia elétrica é a energia produzida por esse movimento, que é o que realmente alimenta os equipamentos.

Este é um conceito um pouco complicado de entender, mas, em uma analogia simplista, você pode imaginar que a corrente elétrica corresponde ao movimento de vai e vem de uma lixa, enquanto a energia elétrica corresponde ao calor que é gerado pela fricção. Em um sistema de corrente alternada, o sentido da corrente é revertido a cada ciclo e os elétrons vão e voltam (sem realmente saírem do lugar), enquanto a energia produzida flui dentro do circuito, alimentando os aparelhos.

Eficiência: É o percentual de energia que é realmente convertida em trabalho. Uma fonte com 90% de eficiência precisa de 334 watts da tomada para fornecer 300 watts ao equipamento, enquanto uma fonte com 70% de eficiência precisaria de 429 watts para fornecer os mesmos 300 watts. O mesmo se aplica a lâmpadas e outros dispositivos. Quando dizemos que uma lâmpada fluorescente é mais eficiente que uma incandescente, estamos nos referindo ao fato de ela precisar de menos energia para produzir a mesma quantidade de luz.

Watts x VA: Ao comprar um nobreak (ou um estabilizador, caso você ainda viva na década de 80), a capacidade é sempre informada em VA (Volt-Ampere) e não em watts. Em teoria, um nobreak de 600 VA seria capaz de suportar uma carga de 600 watts, mas na prática ele muitas vezes acaba mal conseguindo manter dois PCs que consomem 200 watts cada um. Se você adicionasse mais PCs até totalizar os 600 watts, ele desligaria devido ao excesso de carga. Esta diferença entre a capacidade em watts e VAs está relacionada ao fator de potência. Você pode ler mais sobre o tema no texto sobre PFC, que complementa o conteúdo deste:

Fontes: Entendendo o PFC