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Uma fonte de energia difere de outra pelo valor da tensão existente entre seus terminais e pela potência máxima que ela pode fornecer. A tensão da fonte, medida em Volts, indica a quantidade de energia transferida da fonte de energia ao circuito externo, à medida que cada unidade de carga circula pelo seu interior, independentemente do intervalo de tempo necessário para que isso ocorra. Quando uma carga elétrica positiva de 1 Coulomb circula pelo interior da fonte, do terminal negativo para o terminal positivo, ela transfere 1 Joule de energia elétrica para o circuito externo, para cada 1 Volt de tensão da fonte. Uma bateria de carro, com tensão de 12 Volts, é capaz de transferir 12 Joules de energia para o circuito elétrico do carro enquanto a carga elétrica de 1 C circula pelo seu interior. A tensão da fonte pode ser medida, como mostra a fig. 17, com um voltímetro eletrônico (voltímetro digital), um instrumento comum, de fácil manuseio e barato.
O intervalo de tempo necessário para que uma unidade de carga (1 Coulomb) passe pela fonte será maior ou menor, segundo o valor da intensidade da corrente. De fato, se a intensidade da corrente for 10A, são necessários apenas 0,1 segundo para que 1,0 C de carga circule pelo interior da fonte. Se a intensidade da corrente for 0,1 A, então, serão necessários 10 segundos para que 1,0 C de carga circule pela fonte. Nos dois casos, a fonte transfere a mesma quantidade de energia para o circuito externo. No entanto, ela não o faz com a mesma rapidez: a potência elétrica desenvolvida, isto é, a taxa de fornecimento de energia elétrica ao circuito externo é tanto maior quanto maior for a corrente, pois, nesse caso, o intervalo de tempo é proporcionalmente menor. Concluindo, existe uma relação simples entre a potência elétrica (medida em Watts), a tensão da fonte (medida em Volts) e a intensidade da corrente elétrica que flui pelo circuito (medida em Ámpères):
Em símbolos,
A potência elétrica desenvolvida por uma fonte depende da intensidade da corrente elétrica e da tensão da fonte, que é determinada pelas características próprias da fonte. Mas o que determina o valor da intensidade da corrente que flui por um circuito elétrico? A intensidade da corrente elétrica, com certeza não pode ser determinada apenas pelas características da fonte, pois à mesma fonte podemos conectar vários circuitos a fim de obter valores distintos da intensidade da corrente elétrica. Por exemplo, podemos ligar uma lâmpada de 60W a uma tomada de 120V, e a corrente que fluirá pela tomada será de 0,5A. No entanto, quando ligamos duas lâmpadas à mesma tomada, uma corrente de 1A flui pela tomada. Esse exemplo mostra que o valor da intensidade da corrente elétrica num circuito é uma característica que pertence ao circuito como um todo, e que está distribuída, em maior ou menor grau por todas as partes do circuito. Chamamos a essa característica de “resistência elétrica”, pois ela serve para indicar o grau de dificuldade que o circuito opõe à circulação da corrente. Mantendo-se fixa a fonte de tensão, devemos associar circuitos mais resistentes àqueles em que circulam as correntes menores. Isso sugere definirmos a resistência elétrica como a razão entre a tensão da fonte e a intensidade da corrente que a atravessa, ou seja:
ou, simbolicamente
A unidade de resistência é o Volt por Àmpére, unidade que denominamos Ohms e representamos pela letra grega W (ômega maiúsculo). Um aparelho que mede a resistência elétrica é um Ohmímetro. As fórmulas (9) e (11) mostram que a potência elétrica, a tensão da fonte, a intensidade da corrente elétrica que flui pelo circuito e a resistência elétrica do circuito são grandezas relacionadas entre si: num circuito simples, conhecendo-se duas delas, podemos determinar as outras duas. Além disto, só podemos atuar em um circuito selecionando a tensão da fonte ou a alterando a resistência. Veja o caso do chuveiro elétrico. Quando está frio, podemos regular o chuveiro para que ele aqueça mais a água. Mas para aquecer mais a água, ou diminuímos o fluxo da água ou aumentamos a potência elétrica que é transformada em calor. A primeira alternativa é obviamente inconveniente. Resta-nos aumentar a potência elétrica fornecida ao chuveiro. Isso significa que, em cada segundo, o chuveiro estará transformando uma quantidade maior de energia elétrica em calor e aquecendo mais a água. Na posição frio/inverno, um chuveiro comum tem potência em torno de de 2500 a 4000 W. Na posição verão, a potência consumida cai para cerca da metade desse valor. Para aumentamos a potência elétrica fornecida ao chuveiro, ou aumentamos a tensão da rede ou aumentamos a corrente que o percorre. Como a tensão elétrica da rede é fixa, só podemos aumentar a corrente que circula pelo chuveiro. E isso só pode ser feito se o chuveiro tiver um mecanismo que nos permita diminuir sua resistência elétrica. Felizmente, esse mecanismo existe. Da mesma forma que usamos um voltímetro para medirmos a tensão da fonte podemos usar um voltímetro para medir a voltagem entre dois pontos quaisquer do circuito. A figura 18 mostra como ligar o voltímetro para medir a tensão existente entre o início e o final de cada fio e, também, a tensão existente entre os terminais do receptor de energia elétrica.
O circuito forma um único caminho condutor, logo toda a corrente que passa pela fonte também passa pelos fios e pelo aparelho consumidor de energia. Em cada trecho do circuito, o produto da tensão pela corrente corresponde à potência elétrica naquele trecho. Por exemplo, em cada um dos fios, o produto da tensão existente entre seus extremos pela intensidade da corrente que o atravessa representa uma potência elétrica convertida em potência térmica por efeito Joule. Claro que essa potência é perdida, ou seja, não está disponível para produzir o efeito útil que pretendemos no circuito. Assim, devemos manter essa potência pequena, quando a comparamos com a potência transformada em calor e trabalho mecânico no receptor de energia. Há estimativas de que, no Brasil, de ¼ a 1/3 da energia elétrica produzida é perdida nos fios das redes de transmissão, devido ao efeito Joule. Podemos minizar tais perdas alterando a resistência do fio, ou, o que dá na mesma, alterando sua espessura (veja o item “o Fio no lugar certo” na página 24 deste fascículo).
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