Geração de energia elétrica

Em 2021 choveu pouco nas cabeceiras dos rios de Minas, Goiás e São Paulo, e os reservatórios das grandes hidrelétricas do Sudeste chegaram ao fim do período seco com menos de um quarto do volume útil. Nenhuma turbina quebrou; faltou água para girar. O Operador Nacional do Sistema Elétrico acionou as termelétricas a gás, a óleo e a carvão, que produzem a mesma eletricidade a um custo várias vezes maior, e a diferença apareceu, para todo o país, na bandeira tarifária da conta de luz. A chuva que não caiu em Minas encareceu o banho em Brasília porque a eletricidade brasileira sai de umas poucas centenas de usinas, viaja por uma malha de mais de 180 mil quilômetros de linhas e chega à tomada como um só produto, sem etiqueta de origem.

Esta página segue esse caminho inteiro. Primeiro a máquina que toda usina tem em comum, o gerador, e o que muda de uma fonte para outra: água, vapor, vento, luz ou núcleo de urânio. Depois a conta de cada fonte, com a fórmula que a prova cobra: $P = \rho Q g h$ na hidrelétrica, o cubo da velocidade na eólica, a irradiância na solar, o rendimento da máquina térmica na termelétrica e na nuclear. Em seguida o trecho entre a usina e a casa, onde a tensão é elevada a centenas de milhares de volts por uma razão que nada tem a ver com “ir mais rápido”. E, no fim, a tabela da matriz elétrica brasileira, que o PAS colocou na mesa em 2024 e 2025 e que se lê com duas distinções: matriz energética não é matriz elétrica, e gigawatt não é gigawatt-hora.

Toda usina é a mesma máquina: alguma coisa faz um gerador girar

Abra o esquema de qualquer usina e o último elo é sempre igual: um eixo girando dentro de um gerador. O que muda é o que faz o eixo girar. Na hidrelétrica, é a água que desce de um reservatório; na termelétrica e na nuclear, é o vapor produzido por uma caldeira ou por um reator; no parque eólico, é o vento sobre as pás. Só a solar fotovoltaica foge da regra, porque converte luz em eletricidade sem nada girar; a solar heliotérmica, que concentra o Sol com espelhos para produzir vapor, volta para dentro dela.

A distinção que a banca mais gosta de testar está no segundo elo. Hidrelétrica e eólica movem a turbina diretamente com energia mecânica, a da água que desce ou a do vento que passa. Termelétrica e nuclear não: entre a fonte e a turbina existe calor, e isso faz delas máquinas térmicas, sujeitas ao teto da segunda lei da termodinâmica. O PAS 2 de 2024 afirmou que a geração hidráulica e a eólica “é análoga à observada na operação de uma máquina térmica, pelo fato de haver perda de energia na forma de calor no processo”, e o item era errado: perder calor por atrito não faz de uma máquina uma máquina térmica; máquina térmica é a que recebe calor de uma fonte quente e o converte parcialmente em trabalho. A hidrelétrica esquenta um pouco a água e os mancais, mas o calor não é a origem do trabalho.

Um elo antes da usina fecha a cadeia em quase todas as fontes: o Sol. É ele que evapora a água que a chuva devolve às cabeceiras (a energia hidrelétrica é solar em última análise, como o PAS 1 de 2008 deu como certo no item 104), que aquece o ar de forma desigual e produz o vento, que a fotossíntese guardou na biomassa e, há milhões de anos, no carvão e no petróleo. Só a nuclear e a geotérmica escapam: o urânio da Terra é anterior ao Sol.

Hidrelétrica: a potência de uma queda d’água é ρQgh

No Brasil, mais da metade da eletricidade vem de usinas hidrelétricas, e por isso o cenário preferido dos itens de energia elétrica é uma barragem. A fórmula da potência hidráulica está deduzida na página de potência e rendimento; aqui ela entra como ferramenta, e o que interessa é o que ela diz sobre a usina. A pergunta certa não é “quanta energia a represa guarda”, e sim quanta energia desce por segundo, porque é isso que a usina entrega de forma contínua.

Exemplo resolvido: a ordem de grandeza de Itaipu. A usina tem 20 unidades geradoras de 700 MW, 14 GW no total, com queda de cerca de 118 m. Quanta água passa por cada turbina? Com $\eta = 0{,}9$ e $g = 10$ m/s²: $Q = P_{\text{el}}/(\eta \rho g h) = 7 \times 10^8/(0{,}9 \times 1\,000 \times 10 \times 118) \approx 660$ m³/s. Um rio médio inteiro atravessa cada máquina, 650 toneladas de água por segundo, e são vinte máquinas. É por isso que uma hidrelétrica grande só existe onde há um rio caudaloso e um desnível: vazão sem queda (a Amazônia plana) ou queda sem vazão (um riacho de serra) não fecham a conta.

Exemplo resolvido: o modelo que o PAS pediu por escrito. Em 2008, a 2.ª etapa deu o texto sobre a cadeia da hidrelétrica e listou as grandezas (altura da barragem $H$, densidade $D$, vazão $Q$, aceleração $g$) e pediu, em item tipo D, o modelo da potência hidráulica com justificativa. O modelo é $P = D\,Q\,g\,H$, e a justificativa cabe em três linhas: a massa que desce por segundo é $DQ$ (densidade vezes volume por segundo); cada quilograma que desce $H$ metros libera $gH$ joules de energia potencial; logo a energia liberada por segundo, que é a potência, é $DQ \times gH$. A conferência de unidades fecha: kg/m³ × m³/s × m/s² × m = kg·m²/s³ = J/s = W.

Para pensar em escala nacional: Itaipu gerou 103 TWh no recorde de 2016, perto de um sexto da oferta interna de eletricidade do Brasil naquele ano (parte da produção vai ao Paraguai); a pequena central de 1 MW é exercício resolvido na aba de exercícios.

Termelétrica e nuclear: calor no meio do caminho

Uma termelétrica é um motor gigante. Alguma coisa queima (gás natural, carvão, óleo, bagaço de cana) ou se parte (o núcleo do urânio-235), o calor transforma água de uma caldeira em vapor a alta pressão, o vapor gira a turbina, a turbina gira o gerador, e o vapor que sai da turbina, já frio e a baixa pressão, é condensado de volta a água para recomeçar o ciclo. O PAS 2 de 2015 descreveu exatamente essas três etapas num texto da Furnas e deu como certo que, “na fase de condensação, o vapor, em temperatura e pressão menores, deixa a turbina e passa através de um condensador, onde retorna à forma líquida”. O condensador é a fonte fria; o calor que ele recebe é o que a máquina térmica não conseguiu transformar em trabalho.

Exemplo resolvido: a usina nuclear à beira do rio (PAS 2 de 2010). Um governo planeja uma usina nuclear de 60 MW, com eficiência térmica de 30%, à margem de um rio de vazão 10 m³/s, e desvia parte da água para receber o calor rejeitado; a lei permite usar no máximo 25% da vazão do rio, e uma norma limita a 10 °C o aquecimento da água de resfriamento ($c = 4$ kJ/(kg·K)). Potência recebida: $60/0{,}30 = 200$ MW; rejeitada: $200 - 60 = 140$ MW, ou $1{,}4 \times 10^8$ J a cada segundo. Se a usina usar os 25% permitidos, 2,5 m³/s = 2 500 kg/s, o aquecimento é $\Delta T = 1{,}4 \times 10^8/(2\,500 \times 4\,000) = 14$ °C, acima do limite da norma; para ficar em 10 °C, ela precisaria de $1{,}4 \times 10^8/(4\,000 \times 10) = 3\,500$ kg/s, 35% da vazão, acima do limite da lei. Obedecer a uma restrição obriga a violar a outra: o item 112, “a usina não poderá ser instalada, dado que seu projeto descumpre o que se menciona em I”, estava certo. E o item 111, que dava razão a ribeirinhos alegando que o rio, normalmente a 20 °C, “passará a um valor superior a 25 °C”, estava errado: quem vive à margem sente o rio inteiro, não o canal, e 140 MW diluídos nos 10 000 kg/s do rio aquecem a água em $1{,}4 \times 10^8/(10\,000 \times 4\,000) = 3{,}5$ °C, para 23,5 °C. Duas restrições, uma só fórmula, $P = mc\Delta T/\Delta t$.

Na usina nuclear, o “algo que aquece a água” é a fissão: um nêutron parte o núcleo do urânio-235 em dois núcleos menores e libera, por quilograma de combustível, cerca de um milhão de vezes mais energia que a queima de um quilograma de carvão. Essa energia vem de uma pequena diferença de massa entre o núcleo original e os fragmentos, contabilizada por $E = mc^2$; a fórmula fica para a física moderna e a equação nuclear para a página de Química, mas a cadeia é a que importa aqui:

$$\text{nuclear} \;\to\; \text{térmica} \;\to\; \text{mecânica} \;\to\; \text{elétrica}.$$

O PAS 2 de 2016, num bloco sobre o reator de Angra, escreveu “energia química em energia térmica” e o item era errado: a fissão não é reação química. E o PAS 3 de 2025 emendou, depois de uma primeira metade correta sobre $E = mc^2$, que a eletricidade da usina nuclear sai “sem envolvimento dos princípios do eletromagnetismo”: errado, porque do vapor em diante a usina nuclear é igual a qualquer outra, e o gerador que transforma rotação em corrente é eletromagnetismo puro. Angra 1 e Angra 2 somam cerca de 2 GW e produzem por volta de 14 TWh por ano (14 053 GWh em 2020 e 14 705 GWh em 2021, pela tabela que o PAS usou), 2% da eletricidade brasileira, com um fator de aproveitamento alto porque uma usina nuclear trabalha perto da potência máxima o ano inteiro.

Exemplo resolvido: o tipo C de Carnot (PAS 2 de 2024, item 55). O caderno pediu a energia térmica necessária para gerar toda a eletricidade nuclear brasileira de 2020, 14 053 GWh pela tabela, supondo máquinas de Carnot entre 25 °C e 174 °C e conversão perfeita de trabalho em eletricidade. Temperaturas em kelvin: 298 K e 447 K. Rendimento: $\eta = 1 - 298/447 \approx 0{,}333$. Energia térmica: $14\,053/0{,}333 \approx 42\,200$ GWh, “superior a 40 000 GWh e inferior a 45 000 GWh”, opção C. Repare que o resultado é energia (GWh) porque o dado era energia; a fórmula $P_{\text{q}} = P_{\text{el}}/\eta$ vale igualmente para potências e para energias no mesmo intervalo.

Eólica: por que o cubo da velocidade decide tudo

Um aerogerador retira energia cinética do ar que atravessa o círculo varrido pelas pás. A conta é a mesma da hidrelétrica, massa por segundo vezes energia por quilograma, com uma diferença que muda tudo: na hidrelétrica a velocidade da água só entra na vazão; no vento, ela entra três vezes.

Exemplo resolvido: o aerogerador de Osório. O PAS 1 de 2015 descreveu o complexo de Osório (RS): 150 MW instalados, 75 aerogeradores, pás de 35 m em torres de 100 m. Cada máquina tem, portanto, 2 MW de potência instalada, e a área varrida é $A = \pi \times 35^2 \approx 3\,850$ m². A potência do vento a 12 m/s: $\tfrac12 \times 1{,}2 \times 3\,850 \times 12^3 = 0{,}6 \times 3\,850 \times 1\,728 \approx 4{,}0 \times 10^6$ W. Com $C_p = 0{,}5$, saem os 2 MW nominais: os números da placa da máquina e a fórmula combinam. Agora um dia de vento fraco, 6 m/s: a potência do vento cai a $4{,}0/8 = 0{,}5$ MW, e a máquina entrega cerca de 250 kW, um oitavo do nominal. É por isso que o fator de capacidade de um parque eólico, a energia gerada dividida pela energia que a potência instalada geraria funcionando o tempo todo, fica em torno de 40% no Nordeste e abaixo disso em quase todo o resto do mundo; e é por isso que a torre é alta: o vento a 100 m é mais forte e mais constante que a 20 m, e cada 10% a mais de velocidade são 33% a mais de potência.

Solar: irradiância, eficiência e o quilowatt-hora por metro quadrado

O Sol entrega ao topo da atmosfera cerca de 1 360 W em cada metro quadrado perpendicular aos raios; ao meio-dia de céu limpo, chega ao chão perto de 1 000 W/m². Esse número, a irradiância, é uma potência por área, e é o ponto de partida de qualquer conta solar.

Exemplo resolvido: o telhado de uma casa. Uma família consome 300 kWh por mês, 10 kWh por dia. Com irradiação de 5 kWh/m² por dia e painéis de 20%, cada metro quadrado rende 1 kWh por dia, e são necessários cerca de 10 m² de painel; na prática, com perdas do inversor, sujeira e temperatura, os projetistas dimensionam 20 a 30% a mais, 12 a 13 m². Em potência de placa, isso é $12{,}5 \times 200 = 2\,500$ W, um sistema “de 2,5 kWp”, e a conta bate com o que se vê nos orçamentos. Repare no que aconteceu com as unidades: a irradiação em kWh/m² por dia já traz o tempo dentro, então o resultado saiu direto em energia por dia, sem multiplicar por horas.

Os itens de prova costumam explorar dois pontos. O primeiro é a cor do painel: o PAS 2 de 2024 deu como certo que as placas fotovoltaicas “devem ser escuras para aumentar a absorção da radiação solar, o que diminui, em consequência, a reflexão”, e é isso mesmo: o que se reflete não se absorve, e o que não se absorve não vira corrente. O segundo é a intensidade com a distância: a potência $P$ do Sol se espalha por uma esfera de área $4\pi R^2$, então a irradiância a uma distância $R$ é $I = P/(4\pi R^2)$; a $4R$ ela cai a $1/16$, e para um planeta a $4R$ receber a mesma irradiância que a Terra o Sol teria de ter potência $16P$, resposta do tipo C de 2012 (item 83), num texto sobre espelhos concentrando luz em motores Stirling. Essa segunda tecnologia é a heliotérmica: espelhos côncavos ou calhas parabólicas concentram a luz em um receptor, esquentam um fluido a centenas de graus e daí em diante a usina é uma termelétrica comum, com vapor, turbina e gerador. É solar, mas passa por calor, e portanto é máquina térmica; a fotovoltaica, não.

O gerador: fluxo magnético variável vira tensão

Chegamos ao elo que todas as usinas compartilham. Um gerador é uma bobina (ou um conjunto delas) que gira dentro de um campo magnético, ou, o que dá o mesmo, ímãs que giram em volta de bobinas paradas, como nas grandes máquinas de Itaipu. O que produz a tensão é a variação do fluxo magnético através das espiras: a lei de Faraday diz que a força eletromotriz induzida é a taxa com que o fluxo muda. Fluxo constante, bobina parada em campo fixo, tensão zero; fluxo variando, tensão.

O PAS 3 de 2025 resumiu a página inteira num item certo: a geração “por meio das turbinas acionadas por vapor é equivalente ao modo de geração de energia elétrica em usinas hidrelétricas, que consiste essencialmente em girar enormes espiras condutoras em um potente campo magnético, gerando-se corrente elétrica devido à variação de fluxo magnético através das espiras, conforme descrito pela lei de indução de Faraday”. Nuclear, termelétrica, hidrelétrica e eólica diferem só no que faz o eixo girar. O mesmo bloco cobrou uma consequência menos óbvia: a corrente alternada é não estacionária, cargas oscilando irradiam, e um gerador de corrente alternada perde uma fração da energia como ondas eletromagnéticas (item 92, certo). A perda é pequena diante do efeito Joule, mas existe. Lei de Lenz, fem de movimento e o restante da indução têm tratamento próprio na página de eletromagnetismo; aqui basta a regra: sem variação de fluxo, sem tensão.

Transmissão: por que 500 000 volts

A eletricidade sai do gerador em alguns milhares de volts e é imediatamente elevada, numa subestação ao lado da usina, a 230 kV, 500 kV ou mais: as linhas que trazem a energia de Itaipu para São Paulo operam em 765 kV em corrente alternada e em ±600 kV em corrente contínua. Perto da cidade, outras subestações abaixam a tensão para 138 kV e 13,8 kV, e o transformador cinza do poste entrega os 220 V ou 127 V da casa. Toda essa ginástica tem um único motivo, e ele não é “a energia ir mais rápido”. É a perda nos fios.

Exemplo resolvido: a cidadezinha do PAS 3 de 2013. Uma hidrelétrica envia 220 kW a uma cidade a 10 km; a resistência total da linha é 0,40 Ω. Em 22 000 V, a corrente é $i = 220\,000/22\,000 = 10$ A e a perda, $0{,}40 \times 10^2 = 40$ W, ou $40/220\,000 \approx 0{,}02\%$. Em 220 V, a corrente seria $i = 220\,000/220 = 1\,000$ A, a perda $0{,}40 \times 1\,000^2 = 400\,000$ W, maior que os 220 kW enviados: a linha não entregaria nada, o fio derreteria antes. O item 105, “uma linha de transmissão em 22 000 V apresenta perda de energia, em valores percentuais, maior que uma linha de transmissão em 200 V”, estava errado, e o tipo C do item 106, que pedia as correntes na linha de alta tensão e na rede da casa para os mesmos 220 kW, tinha resposta “10 e 1 000” (opção D). Já em 2009, com a mesma linha de 0,40 Ω, o item 100 afirmava que a transmissão seria “mais eficiente” em 220 V que em 220 000 V, “pois a perda de potência na linha será 1 000 vezes menor no primeiro caso”: errado duas vezes, porque a perda é menor em alta tensão e a razão entre as perdas é $1\,000^2 = 10^6$, não 1 000.

Dois números para fixar. O poste da rua recebe 13 800 V e entrega 220 V: razão $220/13\,800 \approx 1/63$, a secundária tem cerca de 63 vezes menos espiras que a primária. E o transformador do consumidor do PAS 3 de 2009, que recebia 22 000 V e entregava 220 V, precisava de 100 vezes menos espiras na secundária; o item 101 dizia “100 vezes mais” e estava errado, enquanto o 102, “o funcionamento de um transformador pode ser adequadamente explicado com base na lei de Faraday”, estava certo. Em 2011 a banca escreveu que o transformador é “uma máquina de corrente contínua que transforma corrente de alta frequência em corrente de baixa frequência”: duas inversões numa frase, e o item era errado.

Da usina até a tomada, o Brasil perde, entre transmissão e distribuição, perto de 15% da energia gerada, contando perdas técnicas e comerciais; num país de 8,5 milhões de km² com as usinas longe dos centros de consumo, esse número seria muito maior sem a alta tensão.

A matriz elétrica brasileira: ler a tabela sem trocar as unidades

Em 2024, o PAS 2 colocou na prova a tabela de oferta interna de energia elétrica da Resenha Energética Brasileira (Ministério de Minas e Energia, 2022), com os anos de 2020 e 2021, e pendurou nela oito itens de Física e Geografia. Em 2025, voltou com a tabela do consumo final de energia por fonte, da mesma publicação. Saber ler essas tabelas é parte da física da geração, e começa por duas distinções.

Três leituras que a tabela permite e a prova cobra. Fatia: a hidráulica em 2021 é $362\,818/679\,212 = 0{,}534$, os 53,4% da coluna. Volume × fatia: a nuclear ficou em 2,2% nos dois anos, mas cresceu de 14 053 para 14 705 GWh; fatia igual não é volume igual, porque o bolo cresceu. O que a tabela não diz: nada sobre regiões, setores de consumo ou a matriz energética total; um item que conclua sobre “a energia do país” a partir da tabela da eletricidade trocou de matriz. O item 54 de 2024, tipo C, pediu a causa da supremacia hidráulica, e a resposta era a “riqueza de recursos hidráulicos” (planaltos com desnível e rios caudalosos), não a inesgotabilidade da água, que a seca do próprio ano desmentia; o item 49 usou a leitura correta (matriz elétrica majoritariamente renovável) para pendurar nela uma “ausência de impactos ambientais” das hidrelétricas, e caiu por isso. Em 2025, o item 82 deu como certo que a participação da solar e da eólica cresce “em função do desenvolvimento tecnológico no emprego dessas fontes e da consequente redução de custos”, que é a tese estrutural: de 2021 para cá, eólica e solar somadas já passaram de um quinto da eletricidade gerada, e a solar, contando os telhados, é a fonte que mais cresce.

Exemplo resolvido: GW e GWh na mesma frase. A capacidade instalada do Brasil em 2021 era da ordem de 180 GW, e a oferta, 679 212 GWh. Potência média gerada no ano: $679\,212\ \text{GWh}/8\,760\ \text{h} \approx 77{,}5$ GW, e o fator de capacidade do sistema, $77{,}5/180 \approx 0{,}43$. Itaipu sozinha: 14 GW instalados e cerca de 90 000 GWh num ano de boa hidrologia (a média da última década ficou perto de 85 000), $FC = 90\,000/(14 \times 8\,760) \approx 0{,}73$. A página institucional da usina já escreveu “14 GWh de potência instalada”, e o deslize é exatamente o que a prova planta: GW é potência, GWh é energia; 14 GWh é o que Itaipu produz em uma hora a plena carga.

Os oito erros que a prova planta

1. Trocar energia por potência. “Gera 2 MW de energia”, “14 GWh de potência instalada”, “a tabela mostra a potência de cada fonte” (mostra GWh, energia). MW e GW são potência; MWh, GWh e TWh são energia; 1 kWh = 3,6 MJ.
2. “Alta tensão porque a corrente vai mais rápido.” A tensão alta reduz a corrente para a mesma potência; a perda $Ri^2$ cai com o quadrado. Multiplicar $U$ por 100 divide a perda por 10 000.
3. Transformador que cria potência ou muda frequência. No ideal, $U_p i_p = U_s i_s$; a frequência que entra é a que sai; corrente contínua constante não o atravessa. Abaixador tem menos espiras na secundária.
4. Eólica linear na velocidade. $P \propto v^3$: dobrar o vento é multiplicar por 8, não por 2. E nenhuma turbina passa do limite de Betz (59%).
5. Hidrelétrica com quadrado. $P = \rho Q g h$ é linear em $Q$ e em $h$. Dobrar a vazão dobra a potência; a velocidade da água só entra pela vazão.
6. Chamar hidrelétrica de máquina térmica (ou negar que a heliotérmica seja). Máquina térmica é a que recebe calor de uma fonte quente: termelétrica, nuclear, heliotérmica. Hidrelétrica, eólica e fotovoltaica não passam por calor como fonte.
7. Cadeia com o elo errado. Fissão libera energia nuclear, não química; a eletricidade da usina nuclear nasce num gerador, que é eletromagnetismo; o CO₂ da termelétrica vem da combustão, não da segunda lei.
8. Rendimento acima de 1 ou energia “destruída”. O útil nunca supera o total; os 10% que a turbina–gerador não converte viram calor, e continuam existindo em uma forma que a usina não vende.

Quando o item vier com “pois”, “devido a” ou “portanto”, julgue as duas metades separadamente: a banca gosta de colar uma justificativa errada a uma conclusão certa (a hidrelétrica é renovável, pois seus impactos ambientais são de fácil equacionamento: errado em 2008) ou uma causa trocada a um fato verdadeiro (a termelétrica emite CO₂, devido à conversão incompleta de calor em trabalho: errado em 2024).

O essencial em meia página

• Cadeia: fonte → mecânica de rotação → gerador → transmissão → consumo; $\eta_{\text{total}} = \eta_1 \eta_2 \cdots$; o que não sai útil sai como calor. Toda usina, menos a fotovoltaica, termina em um eixo girando um gerador.
• Hidrelétrica: $P = \rho Q g h$, linear em $Q$ e $h$; massa por segundo $= \rho Q$; $\eta \approx 0{,}9$. Reservatório guarda energia para a seca; fio d’água gera o que o rio traz. Itaipu: 20 × 700 MW = 14 GW, $h \approx 118$ m, $Q \approx 650$ m³/s por turbina.
• Termelétrica e nuclear: máquinas térmicas; $P_{\text{q}} = P_{\text{el}}/\eta$, $P_{\text{f}} = P_{\text{q}} - P_{\text{el}}$; $\eta$ de 30 a 40%, teto de Carnot $1 - T_{\text{f}}/T_{\text{q}}$; CO₂ vem da combustão; fissão é energia nuclear, e a usina nuclear é igual às outras do vapor em diante.
• Eólica: $P_{\text{vento}} = \tfrac12 \rho A v^3$, $A = \pi R^2$, $\rho_{\text{ar}} \approx 1{,}2$ kg/m³; dobrar $v$ dá 8×; limite de Betz $16/27 \approx 59\%$; máquinas reais 40 a 50%; fator de capacidade ~0,4 no Nordeste.
• Solar: irradiância ~1 000 W/m² ao meio-dia; $P = \eta I A$; painel de 20% → 200 W/m²; irradiação de 4,5 a 6 kWh/m² por dia no Brasil → ~1 kWh/m² por dia de eletricidade; $I \propto 1/R^2$. Heliotérmica passa por calor; fotovoltaica, não.
• Gerador: fluxo variável → fem; $\varepsilon = \varepsilon_{\max}\,\text{sen}(2\pi f t)$, $f = 60$ Hz → $120\pi$; $\varepsilon_{\max} = NBA\,(2\pi f)$; corrente alternada, não estacionária, irradia um pouco.
• Transmissão: $P = Ui$; $P_{\text{perdida}} = R i^2 = R P^2/U^2$; tensão ×10 → perda ÷100. Transformador: $U_s/U_p = N_s/N_p$, $U_p i_p = U_s i_s$, só corrente alternada, frequência inalterada.
• Matriz: energética ≠ elétrica; GW (potência) ≠ GWh (energia); $E = P \times 8\,760\ \text{h} \times FC$; hidráulica 53 a 61% em 2020–2021, renováveis 78 a 84%; eólica e solar em crescimento estrutural.
• Vizinhos: $P = W/\Delta t$ e rendimento em potência e rendimento; energia cinética e potencial em energia; $P = Ui$, efeito Joule e $R = \rho L/A$ em corrente elétrica e resistência elétrica; Carnot e entropia em máquinas térmicas; radiação de correntes alternadas em ondas eletromagnéticas.