Unidades de medidas para eletricidade e eletrônica

Em 1960, na Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), foi criado o Sistema Internacional de Unidades (SI) com o intuito de padronizar as quantidades medidas, para que profissionais de todos os lugares do mundo possam interpretá-las. O SI é composto por 7 unidades de medida, conforme mostrado na Tabela 1.

Note que os símbolos associados a cada unidade foram cuidadosamente escolhidos, diferenciados entre letras maiúsculas e minúsculas. Os símbolos iniciam com letra maiúscula quando a unidade é um nome próprio, como: Ampère e Kelvin. Nos demais casos as letras iniciais são minúsculas. 

Portanto, é considerado incorreto escrever, por exemplo, o símbolo do metro como “M”, afinal o símbolo com essa escrita pode representar a unidade de outra medida.

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As 7 unidades de medida do SI, servem de base para outras unidades utilizadas na física, como as unidades de: força (Newton), carga (Coulomb) e energia (Joule), respectivamente.

Como as unidades de medidas são definidas? 

Originalmente, a unidade de medida do SI, metro, foi definida em 1795 como sendo a décima milionésima parte de 1/4 do meridiano terrestre, onde as medidas foram realizadas entre as cidades de Dunquerque e Barcelona. Hoje, o metro é o tamanho do percurso percorrido pela luz, no vácuo, durante um intervalo de tempo de 1⁄299792458 s.

Para definir a unidade de medida de cada sistema também existe um padrão. Em 1899, o quilograma é definido como unidade de massa e seu valor é dado por um artefato material feito de uma liga metálica de platina-irídio, Figura 1. O protótipo internacional do quilograma é conservado até hoje na França. Ao longo do tempo essa definição tornou-se problemática, primeiramente porque o protótipo é único e o valor não poderia ser medido novamente, e também devido a massa do protótipo variar ao longo do tempo de forma imprevisível. 

Assim, em 2018, na 26ª CGPM, o quilograma foi redefinido para ser baseado na constante de Planck (h) da Física Quântica, cujo valor é 6,62607015·10^-34 [J.s]. Expresso em unidades do SI como: m²·kg·s^-1.

O segundo, é a unidade de tempo do SI e foi definido, em 1967, como sendo igual a 9.192.631.770 períodos da radiação eletromagnética emitida em uma determinada transição do átomo de  césio 133. A definição é válida para um átomo de césio em repouso e a 0K. Antes disso, o segundo era definido como a 1⁄86400 de um dia, mas como a rotação da Terra tem diminuído quase 1 segundo a cada 10 anos, o referencial precisou ser mudado.

Em 1948, foi definido que o Ampére é a unidade de corrente elétrica que mantida entre dois condutores retilíneos, paralelos, de comprimento infinito e área de seção transversal desprezível, a um metro de distância um do outro e situados no vácuo, produz uma força igual a 2·10^–7 N/m. Hoje o valor do Ampére foi redefinido para ser baseado no valor da carga elétrica elementar, dado por 1,602·10^-19 Coulomb [C], ou em unidades do SI: A·s.

O Kelvin foi definido como a unidade de temperatura termodinâmica em 1954, na 10ª CGPM, cujo valor de referência selecionado foi o ponto triplo da água como o ponto fixo fundamental para a unidade, cujo valor era de 273,16 K ou 0 °C. Anos mais tarde foi definido que símbolo K, ao invés de grau kelvin °K.

Por ser baseado em um material cuja caracterização é complexa, água, seu valor foi redefinido para ser baseado na constante de Boltzmann, cujo valor é igual a 1,380·10^-23 [J·K^-1], em unidades do SI: m²·kg·s^-2·K^-1.

Em 1967, o mol é definido como a quantidade de uma substância de um sistema que contém a mesma quantidade de partículas que 0,012kg do isótopo carbono 12 tem de átomos. Hoje seu valor é definido com base na Constante de Avogadro, cujo valor é igual a 6,022·10²³ mol^-1.

Em 1979, a 16^a CGPM definiu a candela como a intensidade luminosa numa direção determinada, cujo valor é dado pela a quantia numérica da eficácia luminosa da radiação monocromática de frequência 540·10¹², em 683 lm·W^-1, no SI essa unidade é  cd·sr·kg^-1·m^-2·s³.

O objetivo de todas essas mudanças é dar uma maior precisão a esses valores utilizando propriedades que são comprovadamente imutáveis.

Unidades de medidas para eletricidade e eletrônica

As unidades de medidas mais utilizadas nos campos de elétrica e eletrônica da física, também são oriundas das unidades do SI. Na Tabela 2, pode-se observar as unidades mais comuns e seu correspondente no SI.

Prefixos utilizados no SI

Uma solução útil para representar grandes ou pequenas unidades no SI é através dos prefixos baseados na potência de 10. A Tabela 2 mostra os prefixos SI e seus símbolos.

Com tais prefixos podemos, por exemplo, expressar de diversas formas a mesma resistência em ohms (Ω): 

Conclusão

Neste artigo foram apresentadas quais são as 7 unidades de medidas do SI, como foram definidas e quais os seus símbolos. E, também, foram mostrados os múltiplos da potência de 10 mais utilizados para simplificar unidades, grandes e pequenas, no SI.

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Referências

ALEXANDER, Charles K.. Fundamentos de circuitos elétricos. Porto Alegre: Amgh, 2013.

BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à análise de circuitos. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2012.

Sociedade Brasileira de Metrologia e da Sociedade Brasileira de Física. O novo Sistema Internacional de Unidades (SI). 2019.

Sistema Internacional de Unidades (SI)