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Corrente Elétrica

 

Corrente Elétrica
André-Marie Ampère (1775 - 1836)

A corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elementares.

A corrente elétrica pode ser um simples jato de partículas no vácuo, como acontece num cinescópio de TV, em que um feixe de elétrons é lançado contra a tela.

No entanto, na maioria dos casos, a corrente elétrica não ocorre no vácuo, mas sim no interior de um condutor. Por exemplo, aplicando uma diferença de potencial num fio metálico, surge nele uma corrente elétrica formada pelo movimento ordenado de elétrons.

Corrente Elétrica

Não se pode dizer que todo movimento de cargas elétricas seja uma corrente elétrica. No fio metálico, por exemplo, mesmo antes de aplicarmos a diferença de potencial, já existe movimento de cargas elétricas. Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à agitação térmica. No entanto, o movimento é caótico e não há corrente elétrica.

Corrente Elétrica

Quando aplicamos a diferença de potencial, esse movimento caótico continua a existir, mas a ele se sobrepõe um movimento ordenado, de tal forma que, em média, os elétrons livres do fio passam a se deslocar ao longo deste. É assim que se forma a corrente elétrica.

Fonte: geocities.yahoo.com.br

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corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas.

Vamos explicar a corrente elétrica a partir de um condutor metálico (um fio elétrico por exemplo).

Dentro desses condutores há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada.

Ao aplicar-se uma diferença de potencial entre dois pontos do metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um campo elétrico interno e os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente elétrica.

corrente elétrica é definida como a razão entre a quantidade de carga que atravessa certa seção transversal (corte feito ao longo da menor dimensão de um corpo) do condutor num intervalo de tempo. A unidade de medida é o Coulomb por segundo (C/s), chamado de Ampère (A) no SI em homenagem ao físico e matemático francês André-Marie Ampère (1775-1836).

Fonte: www.ufpa.br

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corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elementares.

Aplicando uma diferença de potencial num fio metálico, surge nele uma corrente elétrica formada pelo movimento ordenado de elétrons. No fio metálico, mesmo antes de aplicarmos a diferença de potencial, já existe movimento de cargas elétricas. Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à agitação térmica.

No entanto, o movimento é caótico e não há corrente elétrica.

Quando aplicamos a diferença de potencial, esse movimento caótico continua a existir, mas a ele se sobrepõe um movimento ordenado, de tal forma que, em média, os elétrons livres do fio passam a se deslocar ao longo deste. É assim que se forma a corrente elétrica.

Como usar esta simulação

Esta simulação mostra uma pilha (roda) ligada a um fio metálico. Com o interruptor aberto (chave) podemos perceber o movimento caótico dos elétrons (bolinhas vermelhas), e em particular dos elétrons livres (bolinhas azuis). Quando o interruptor é fechado (clique sobre a chave) a pilha passa a recolher os elétrons livres no pólo positivo e a bombeá-los para o pólo negativo.

Fonte: br.geocities.com

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Efeitos fisiológicos

Os efeitos fisiológicos da corrente elétrica se traduzem pelos choques elétricos. A consequência de um choque elétrico varia muito de pessoa para pessoa. Os cientistas analisaram o comportamento do organismo humano exposto à uma corrente alternada de frequência igual a 60 Hz (a corrente elétrica de nossas residências), fluindo através do corpo de uma mão à outra, com o coração no caminho.

Concluíram que, em geral, existe uma variação intermediária de corrente, de cerca de 0,1 a 0,2 A que é provavelmente fatal, pois neste intervalo ela é capaz de produzir fibrilação ventricular (o cessar das contrações normais dos músculos do coração). Acima desse intervalo, a corrente tende a fazer com que o miocárdio se contraia fortemente, mas que pode voltar a bater por si só cessada a fonte do choque. Daí, a intensidade da corrente nem sempre determina a intensidade da lesão e muitas correntes altas podem não ser tão danosas quanto as de baixa intensidade.

Para uma descarga de relâmpago, os danos poderão ir de morte à sequelas insuportáveis. Veja a tabela que associa os prováveis efeitos da corrente elétrica com sua intensidade.

Corrente elétrica (A)

Efeitos fisiológicos

10-3 a 10-2

Princípio da sensação de choque

10-2 a 10-1

Ponto em que um estímulo é suficiente para produzir um efeito doloroso; paralisia muscular, dor severa dificuldade respiratória; parada cardíaca

10-1 a 2x10-1

Fibrilação ventricular normalmente fatal se não houver intervenção

2x10-1 a 1

Parada cardíaca, recuperação possível desde que o choque seja terminado antes da morte

1 a 10

Queimaduras graves e não fatais, a menos que os órgãos vitais tenham sido atingidos

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Fonte: www.escolavesper.com.br

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corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando entre suas extremidades houver uma diferença de potencial. Esta diferença de potencial chama-se tensão. A facilidade ou dificuldade com que a corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência.

Esses três conceitos: corrente, tensão e resistênca, estão relacionados entre si, de tal maneira que, conhecendo dois deles, pode-se calcular o terceiro através da Lei de Ohm

Os elétrons e a corrente elétrica não são visíveis mas podemos comprovar sua existência conectando, por exemplo, uma lâmpada a uma bateria. Entre os terminais do filamento da lâmpada existe uma diferença de potencial causada pela bateria, logo, circulará uma corrente elétrica pela lâmpada e portanto ela irá brilhar.

A relação existente entre a corrente, a tensão e a resistência denomina-se Lei de Ohm: Para que circule uma corrente de 1A em uma resistência de 1 Ohm, há de se aplicar uma tensão em suas extremidades de 1V (V=R.I).

O conhecimento desta lei e o saber como aplicá-la são os primeiros passos para entrar no mundo da eletricidade e da eletrônica.

Antes de se começar a realizar cálculos, há que se conhecer as unidades de medida. A tensão é medida em Volts (V), a corrente é medida em Amperes (A) e a resistência em Ohms (ohm)

Unidades Básicas

Símbolo Unidade
A ampère (unidade de corrente)
V volt (unidade e tensão)
W watt (unidade de potência)
Ohm Ohm (unidade de resistência)
H henry (unidade de indutância)
F farad (unidade de capacitância)
Hz hertz (unidade de frequência)

Prefixos para indicar frações ou múltiplos de unidades

Símbolo Fração/Múltiplo
p pico (1 trilionésimo 10E-12)
n nano (1 bilionésimo 10E-9)
µ micro (1 milionésimo 10E-6)
m mili (1 milésimo 10E-3)
k kilo (1 milhar 10E3)
M mega (1 milhão 10E6)
G giga (1 bilhão 10E9)

Fórmulas Úteis

Eis aqui algumas fórmulas que serão de grande utilidade quando for necessário o cálculo de voltagem, resistência, corrente e potência:

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Outras fórmulas

Lei de Ohm

R = V / I ou V = R . I ou I = V / R

Fonte: www.angelfire.com

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CORRENTE ELÉTRICA E CIRCUITOS ELÉTRICOS

Corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas dentro de um caminho fechado, que recebe o nome de circuito elétrico. No caso de condutores metálicos, são os elétrons que se “movimentam”, enquanto nas soluções iônicas e nos gases ionizados há movimento de cargas positivas (cátions) e negativas (ânions).

Medida da corrente elétrica é feita observando-se o a quantidade de cargas elétricas que atravessam uma seção reta de um condutor em um determinado tempo.

Medida, no S. I., em Coulomb/segundo ou ampère ( 1C/s = 1A) ou um de seus submúltiplos: miliampère - mA  (10-3A), Microampère -mA- (10-6A), ou nanoampère - nA-(10-9A).

Convencionou-se, inicialmente que a corrente elétrica correspondia ao deslocamento dos elétrons das cargas positivas, do pólo positivo para o negativo, ou seja do maior potencial para o menor (sentido convencional da corrente). Apesar de se descobrir que, na verdade, ocorre o contrário, ou seja, o movimento de cargas negativas do pólo negativo para o positivo - do potencial menor para o maior - (sentido real da corrente), o sentido adota usualmente é os sentido convencional da corrente.

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Os Elementos básicos de um circuito elétrico são:  um gerador de corrente elétrica (bateria, pilha), um receptor ou consumidor de energia elétrica (lâmpada, eletrodoméstico) e um elemento condutor que os interliga (fio de cobre, cabos de alta tensão).––

Gerador elétrico ou fonte é o elemento que transforma outro tipo de energia em energia elétrica. A medida de sua capacidade de transformação é a sua força eletromotriz ( f. e. m. - e), que é a tensão fornecida por ela ao circuito.

Ex.: pilha, bateria.

Simbolizado em circuitos elétricos por:

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Resistor elétrico é um tipo de receptor muito comum, e transforma energia elétrica em calor.

Ex.: presente em lâmpadas, chuveiro e ferro elétrico. A medida dessa transformação pode ser realizada por meio de sua resistência elétrica ( ).

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Existem ainda outros elementos como os Dispositivos de manobra que são elementos que permitem ou não a passagem de corrente elétrica.

Ex.: interruptores e chaves elétricas.

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Outro dispositivo muito necessário é o  Dispositivo de segurança que protegem o circuito e seus componentes de corrente elétricas de valores de grande intensidade.

Ex.: fusível, disjuntor

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Os Dispositivos de controle e medida são utilizados para monitorar e medir a intensidade da corrente elétrica (amperímetro), a d.d.p do circuito (voltímetro) ou ambos (galvanômetro).

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA

A resistência  elétrica é uma característica não só de  resistores, mas também de todo condutor ou elemento que conduza a eletricidade. Pode ser definida como a medida da oposição à passagem da corrente elétrica. Medida em ohms ( W ). O comportamento da resistência elétrica é descrito nas duas leis de Ohm.

1a. Lei de Ohm diz que “a intensidade da corrente elétrica que percorrer um resistor, a temperatura constante, é diretamente proporcional à tensão (d.d.p.) entre seus terminais”.

O que significa dizer que a resistência elétrica de um resistor é constante a uma determinada temperatura, ou matematicamente:

Corrente ElétricaCorrente ElétricaCorrente Elétrica

Graficamente, como a tensão é diretamente proporcional à corrente, o gráfico V x i, será uma reta cuja inclinação é o valor constante da resistência.

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Os Resistores que apresentam este comportamento previsto na 1ª lei de Ohm são denominados resistores ôhmicos. Os resistores que não apresentam tal comportamento são denominados não-ôhmicos.

2a. Lei de Ohm diz que “a resistência elétrica (R) de um condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento  ( l  ) e inversamente proporcional área de sua seção transversal (A)”. O fator de proporção é a resistividade elétrica (r), característica de cada material.

A expressão matemática é:

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POTÊNCIA ELÉTRICA

Por definição, Potência elétrica ( P ) é a quantidade de trabalho realizado num determinado tempo. No caso da corrente elétrica, é necessário um trabalho para transportar as cargas elétricas de um ponto a outro do circuito.

Como o trabalho da força elétrica pode ser determinado em função da diferença de potencial entre dois pontos e a carga transportada, uma outra expressão par se determinar a potência elétrica é:

Corrente Elétrica

Efeito Joule é nome que recebe a transformação da energia elétrica em calor nos resistores elétricos, através da dissipação de potência elétrica. É o que ocorre em chuveiros, fornos elétricos e lâmpadas incandescentes. A potência dissipada pode ser determinada em função da resistência elétrica do circuito.

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Como pode ser observado na equação acima, a potência dissipada é inversamente proporcional à resistência elétrica. Portanto, para aumentar a potência de um chuveiro elétrico, por exemplo, deve-se diminuir a sua resistência elétrica, cortando-lhe um pedaço.

Fonte: www.fisicaevestibular.xpg.com.br

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Corrente elétrica ê o fluxo de elétrons que atravessa um condutor. A primeira fonte de corrente elétrica contínua foi demonstrada em 1800 pelo físico italiano Alessandro Volta (1745-1827).

Sua pilha voltaica original usava energia química para produzir corrente elétrica. A pilha consistia de uma série de pares de placas metálicas (uma de prata, e outra de zinco) empilhadas umas sobre as outras, havendo entre cada par um tecido embebido em solução de ácido diluído.

O mesmo princípio é ainda utilizado na pilha elétrica atual. Suas placas são denominadas eletrodos e devem ser feitas de metais diferentes. Uma delas pode ser feita de carbono. O eletrodo positivo é chamado de ânodo e o eletrodo negativo é chamado de cátodo. A solução ácida é denominada eletrólito e, na pilha seca, é absorvida sob forma de pasta. Diversas pilhas conectadas em série (do positivo para o negativo) recebem o nome de bateria e produzem voltagem mais alta que uma pilha única. Algumas baterias, conhecidas corno acumuladores, podem ser "recarregadas" pela passagem de corrente elétrica que retorna através delas.

Princípios semelhantes são empregados na eletrólise e na galvanização.

Circuitos

Um circuito é um trajeto condutor completo entre um terminal positivo e um negativo. Convencionalmente, a corrente passa do positivo para o negativo, embora a direção do fluxo de elétrons seja, na verdade, do negativo para o positivo. Quando componentes elétricos, como lâmpadas e interruptores, são ligados através de suas extremidades, esta disposição constitui uma ligação em série. Quando são conectados lado a lado, trata-se da ligação em paralelo.

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Potência elétrica

Potência é a velocidade com que um corpo ou sistema realiza trabalho. A potência de um condutor elétrico é medida em watts (W), unidade criada pelo engenheiro inglês James Watt (1736-1819).

Um watt corresponde a um joule por segundo ou à energia usada em um segundo por uma corrente de um ampère que passa entre dois pontos com diferença de potencial de um volt.

Nos condutores elétricos, a potência (W) é o produto da corrente (/) pela voltagem (V): W = IV.

Resistência

Quando uma corrente elétrica atravessa um condutor, existe uma inércia que age no sentido de reduzir o fluxo ou resistir a ele. Trata-se da resistência, que depende da natureza do condutor e de suas dimensões.

A unidade da resistência é chamada ohm (Q) em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), que descobriu a relação existente entre a corrente (/), a voltagem (V) e a resistência (/?) de um condutor: V = IR, conhecida como lei de Ohm.

A resistência possui várias aplicações práticas. Quando os elétrons passam através de um fio, fazem seus átomos vibrarem e produzirem calor - quanto maior a resistência, maior é o calor gerado. Este efeito é empregado em aquecedores elétricos, nos quais um fio especial de forte resistência se torna incandescente ao ser percorrido por corrente elétrica. De forma similar, os filamentos das lâmpadas consistem num fio fino e espiralado de tungstênio de alta resistência que se acende quando aquecido.

O mesmo princípio é utilizado nos fusíveis, que empregam fios de baixa resistência e baixo ponto de fusão, servindo para evitar sobrecarga no circuito: caso seja percorrido por uma corrente excessivamente forte, o fio do fusível se superaquece e derrete, rompendo o circuito.

Em muitos casos, porém, o que se deseja é reduzir a resistência e, consequentemente, a perda de energia - a um mínimo. Em 1911, descobriu-se que abaixo de uma determinada temperatura crítica, vários metais apresentam resistência igual a zero para a passagem de corrente. Este fenômeno chama-se supercondutividade. Uma vez iniciada, e desde que o circuito permaneça frio, a corrente de um circuito fechado não é interrompida? A temperatura crítica da maioria dos metais é impraticavelmente baixa, em torno de 1,19 K (-272°C). Recentemente, têm sido desenvolvidos vários tipos novos de materiais artificiais que apresentam supercondutividade a temperaturas significativa mente mais altas. Tais progressos prometem vultosas economias de energia.

Geradores e motores de corrente alternada e corrente contínua

Existem dois tipos de corrente elétrica. O tipo produzido por baterias é o de corrente contínua, no qual o fluxo de elétrons é constante numa dada direção. O tipo usado na maioria dos aparelhos elétricos é o de corrente alternada, no qual a direção do fluxo de elétrons se alterna. A frequência da corrente alternada pode variar dentro de uma faixa muito ampla. As linhas de alimentação operam com 50 Hertz (ciclos por segundo) na Europa e 60 Hz nos Estados Unidos. A maior parte da eletricidade atualmente é produzida por geradores de corrente alternada.

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4. Gerador simples. Quando o fio enrolado em espiral gira dentro do campo magnético,a corrente elétrica é induzida no circuito e a lâmpada acende.Este dispositivo ilustra o princípio básico da geração de eletricidade.

Dínamos são geradores de corrente elétrica que consistem numa bobina que gira acionada por algum meio externo dentro de um campo magnético e se baseiam nas descobertas de Faraday sobre indução elétrica. Em quase todos os geradores, a fonte da rotação é uma turbina, alimentada por uma variedade de fontes de energia. Há geradores de corrente alternada e de corrente contínua, ao passo que os alternadores (usados para carregar baterias de automóveis) produzem corrente alternada, que é depois retificada para corrente contínua por díodos semicondutores.

O motor elétrico é um dispositivo semelhante a um gerador, mas funciona no sentido contrário. Nele, a corrente elétrica é aplicada às espiras da bobina, fazendo girar a armadura, que consiste num eixo sobre o qual são montadas as espiras do eletroímã.

Emissão de elétrons

Quando um filamento de lâmpada é aquecido, o movimento térmico provoca considerável aumento na energia de alguns de seus elétrons, embora o aumento médio de todos os elétrons seja muito pequeno. Se sua energia atingir um nível adequado, muitos se tornam capazes de escapar; este processo é chamado de emissão termiônica. Caso outro eletrodo seja introduzido no bulbo evacuado e colocado sob um potencial mais alto que o filamento, ele passará a funcionar como ânodo, atraindo elétrons para si.

Ocorrerá então passagem de corrente num circuito externo; o dispositivo assim formado chama-se díodo. Um terceiro eletrodo em forma de grade colocado no tubo, entre o filamento e o ânodo, faz a corrente do ânodo tomar-se tão sensível a mudanças na voltagem da grade que o dispositivo todo, chamado triodo, passa a funcionar como amplificador. Os elétrons são também emitidos a partir da superfície de um metal caso uma luz de frequência suficientemente alta seja irradiada sobre ele. Trata-se do efeito fotoelétrico.

TRANSFORMADORES

Quando duas espirais isolantes são enroladas sobre o mesmo núcleo de ferro doce e uma delas é percorrida por corrente alternada, ocorre indução de corrente no outro. A proporção entre o número de voltas na bobina de entrada (N1) e na de saída (N2) determina a proporção entre a voltagem de saída (V2) e a de entrada (V1).

Esta relação é expressa como:

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Desta forma, os transformadores podem ou ampliar ou reduzir a voltagem. O efeito que exercem sobre a corrente é o inverso. Este princípio é usado para se transmitir energia a longa distância com eficiência.

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Condutores e semicondutores

Um metal consiste num arranjo de íons positivos dispostos em um "mar" de elétrons livres. Sob o efeito de uma diferença de potencial, os elétrons passam a migrar livremente através do material. Os metais são bons condutores de eletricidade por possuírem sempre muitos estados quânticos desocupados sobre os quais os elétrons podem se mover. Sólidos e líquidos não metálicos possuem quase todos os seus estados quânticos ocupados por elétrons, o que dificulta a produção de grandes correntes. Se o número de estados desocupados e o número de elétrons livres para se moverem até eles forem pequenos, o material será um ísolante. Se houver mais elétrons livres e estados desocupados do que no isolante, mas menos do que no condutor, a substância será denominada semicondutor.

Os elementos silício e germânio, semelhantes a metais, são os dois semicondutores mais frequentemente usados. Podem ser "dopados" com impurezas, que modificam seu comportamento condutor - a dopagem tipo-n (doador) aumenta o número de elétrons livres e a tipo-p (aceitador) aumenta o número de estados desocupados. A maioria dos semicondutores é feita de materiais que são em parte tipo-p e em parte tipo-n. A fronteira entre eles é chamada junção p-n (aceitadora-doadora).

Um dispositivo deste tipo, chamado de díodo semicondutor, funciona como retificador e é usado para converter corrente alternada em corrente contínua.

Os transistores consistem de um material semicondutor de forma n-p-n ou p-n-p. Lançados em 1948, podem funcionar tanto como interruptores quanto como amplificadores e substituíram as desajeitadas válvulas. Um amplificador é um dispositivo que reforça os sinais elétricos, usando energia de uma fonte separada. O circuito integrado é formado por diversos transistores e outros componentes, embutidos num chip de silício.

Em alguns materiais, como o arseneto de gálio, a junção p-n emite luz sempre que é atravessada por corrente elétrica. Este dispositivo recebe o nome de díodo emissor de luz. É usado em mostradores digitais de relógios e rádios.

Pilhas solares

O efeito fotovoltaico ocorre quando a luz é absorvida por uma junção p-n ou n-p. Os elétrons são então aí liberados por fótons incidentes e se difundem através da região tipo-n. O vazio vaga pela camada tipo-p até se recombinar com um elétron que esteja passando pelo circuito externo. O primeiro dispositivo fotovoltaico prático - chamado pilha solar - foi construído em 1954.

Basicamente, a pilha solar é um diodo emissor de luz que funciona no sentido inverso: converte luz em corrente elétrica, o que constitui a base da energia solar.

Fonte: www.mundofisico.joinville.udesc.br

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Gerador

Consideremos o fio metálico da figura. Sendo um elemento condutor, esse fio apresenta uma grande quantidade de elétrons livres, que se movimentam de maneira desordenada no seu interior.

Corrente Elétrica

Ao movimento ordenado dos elétrons portadores de carga elétrica, devido à ação de um campo elétrico, damos o nome de corrente elétrica.
Para estabelecer uma corrente elétrica num fio condutor usa-se um gerador, como, por exemplo, uma pilha ou uma bateria, que mantêm, entre seus terminais, uma ddp constante.

Sentido da corrente elétrica

Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica é o sentido do movimento dos elétrons no seu interior. Esse é o sentido real da corrente elétrica.

No estudo da eletricidade, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é o do movimento das cargas positivas, e que corresponde ao sentido do campo elétrico no interior do condutor.

Assim, sempre que tratarmos de corrente elétrica, estaremos adotando o sentido convencional.

Corrente Elétrica
Sentido real

Corrente Elétrica
Sentido convencional

O sentido da corrente elétrica é o do deslocamento imaginário das cargas positivas do condutor, isto é, o mesmo do campo elétrico no seu interior.

Intensidade da corrente elétrica

Consideremos um condutor metálico de seção transversal S, sendo percorrido por uma corrente.

Corrente Elétrica

Suponha que, num intervalo de tempo t, pela seção transversal S, passe uma quantidade de carga Q, em módulo.

Define-se como intensidade da corrente elétrica a relação:

Corrente Elétrica

A quantidade de carga Q é dada pelo produto do número n de elétrons pela carga do elétron.

Corrente Elétrica

A quantidade de carga Q é dada pelo produto do número n de elétrons pela carga do elétron.

Corrente Elétrica

É comum o emprego de submúltiplos do ampère: o miliampère (mA) e o micro-ampère (Corrente Elétrica):

Corrente Elétrica

Tipos de corrente elétrica

Comumente consideram-se dois tipos de correntes elétricas: a contínua (CC) e a alternada (CA).

Corrente contínua é aquela cujo sentido se mantém constante.

Quando, além do sentido, a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente contínua constante, como ocorre, por exemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel e por uma pilha.

Veja o gráfico dessa corrente em função do tempo:

Corrente Elétrica

Corrente alternada é aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente.

Esse é o caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos uma corrente alternada de frequência 60 ciclos por segundo.

Sua representação gráfica é:

Corrente Elétrica

 

ESTUDOS DE RESISTORES

Resistências elétricas

A resistência elétrica é uma grandeza característica do resistor e mede a oposição que seus átomos oferecem à passagem da corrente elétrica.

Considere o resistor representado no trecho do circuito, onde, se aplica uma ddp U e se estabelece uma corrente de intensidade i.

Corrente Elétrica

Define-se como resistência elétrica R do resistor o quociente da ddp U aplicada pela corrente i que o atravessa.

Corrente Elétrica

Portanto, quanto maior a resistência elétrica R de um resistor, menor é a corrente i que o atravessa.

Os fios metálicos que fazem parte de um circuito elétrico também apresentam resistência elétrica, porém, é tão pequena quando comparada com a dos demais resistores do circuito, que pode ser considerado desprezível.

 

A representação desses fios no circuito é uma linha contínua.

Corrente Elétrica

A unidade de resistência elétrica no SI é o Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

1 ohm é a resistência que um resistor, submetido à ddp de 1V, impõe à passagem de uma corrente de 1 A.

 

1 ohm é a resistência que um resistor, submetido à ddp de 1V,
impõe à passagem de uma corrente de 1 A.

Os múltiplos e submúltiplos usuais são:

Corrente Elétrica

LEIS DE OHM

1ª Lei de Ohm

Estudando a corrente elétrica que percorre um resistor, Georg Simon Ohm determinou, experimentalmente, que a resistência R é constante para determinados tipos de condutores mantidos em temperatura ambiente.

Na experiência, Ohm, tendo aplicado sucessivamente as tensões U1, U2, U3, ... Un entre os terminais de um mesmo resistor e obtido, respectivamente, as correntes i1, i2, i3, ...in, verificou que esses valores guardavam entre si uma relação constante:

Corrente Elétrica

Daí:

Corrente Elétrica

As expressões 1 e 2 correspondem à 1ª lei Ohm, que pode ser enunciada assim:

Num resistor, mantido a uma temperatura constante, a intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional à ddp que a originou.

Essa lei de Ohm é válida para alguns resistores, denominados resistores ôhmicos.

Curvas características de resistores

O gráfico da ddp aplicada num elemento em função da corrente é chamado curva característica do elemento.

Para os resistores ôhmicos, a curva característica é uma reta que passa pela origem.

Representação gráfica de um resistor ôhmico:

Corrente Elétrica

A declividade dessa reta é numericamente igual resistência elétrica.

Corrente Elétrica

 

Os resistores que não obedecem à lei de Ohm são denominados não-ôhmicos. Por apresentarem resistência variável, a sua curva característica não é uma reta.

Representações gráficas de condutores não-ôhmicos.

Corrente Elétrica
Filamento de lâmpada incandescente

Corrente Elétrica
Condutores eletrolíticos

 

2ª lei de Ohm

Experimentalmente, Ohm verificou que a resistência de um resistor depende tanto do material que o constitui e das suas dimensões como da sua temperatura.

   Consideremos o resistor da figura de comprimentoCorrente Elétrica e seção transversal de área S.

A uma dada temperatura, Ohm verificou que a resistência R do resistor é:

Corrente Elétrica

iretamente proporcional ao seu comprimento (Aumentando-se o comprimento do resistor, aumenta também a sua resistência, pois maior será a oposição do resistor à passagem da corrente)

Inversamente proporcional à área de sua seção (Aumentando-se a espessura do resistor, diminui a sua resistência).

Levando- se em conta esses fatores, pode-se escrever a 2ª lei de Ohm:

Corrente Elétrica

O coeficiente de proporcionalidade Corrente Elétrica é denominado resistividade elétrica do material que constitui o resistor.

A resistividade é uma característica do material e corresponde resistência de um resistor de comprimento unitário e de seção unitária.

Corrente Elétrica

 

Portanto, quanto menor a resistividade de um material, menor a sua resistência elétrica.

A unidade de resistividade é obtida a partir da expressão:

Corrente Elétrica

O quadro a seguir apresenta alguns materiais e suas resistividades à temperatura de 20 °C.

Corrente Elétrica

POTÊNCIA ELÉTRICA

Consideremos um resistor de resistência R submetido a uma ddp U e percorrido por uma corrente i. Seja Corrente ElétricaQ a carga elétrica que percorre esse resistor num intervalo de tempo Corrente Elétricat.

Corrente Elétrica

O trabalho realizado pelas forças do campo elétrico sobre Corrente Elétrica, para a sua movimentação de A até B, é dado por:

Corrente Elétrica

Lembrando que a potência é a rapidez com que se realiza um trabalho, podemso escrever:

Corrente Elétrica

Dividimos os dois membros da equação 1 pelo intervalo de tempo Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

E obtemos a expressão:

Corrente Elétrica

Que permite determinar a potência elétrica consumida pelo resistor ou por qualquer outro dispositivo elétrico colocado no seu lugar.

Combinando a expressão da potência com a da 1ª lei de Ohm, obtemos a potência elétrica dissipada num resistor:

Corrente Elétrica

Sendo a energia elétrica consumida pelo resistor ( Corrente Elétrica= P · Corrente Elétricat) transformada em calor, obtemos a expressão:

Corrente Elétrica

Conhecida  como lei de Joule, que permite calcular a energia elétrica transformada em calor num intervalo de tempo Corrente Elétricat.

A unidade de energia no SI é o joule (J). Entretanto, quando se trata de consumo de energia elétrica é usual o quilowatt-hora(kWh).

1 kWh é a quantidade de energia, com potência de 1 kW que é transformada no intervalo de tempo de 1 hora.

 

Relação entre o quilowatt-hora e o joule:

1 kWh = 1 000 W · 3 600 s = 3,6 · 106 J

Fonte: educacional.com.br

Corrente Elétrica

Efeitos principais da corrente elétrica

A carga elétrica em movimento, isto é, a corrente elétrica, possui certas propriedades que a carga elétrica em repouso não possui.

As mais importantes são:

1. Efeito térmico

Quando a corrente elétrica passa em um condutor, produz-se calor: o condutor se aquece. Este fenômeno, também chamado efeito Joule.

2. Campo magnético produzido pela corrente elétrica

Quando a corrente elétrica passa em um condutor, ao redor do condutor se produz um campo magnético. A corrente elétrica se comporta como um ímã, tendo a propriedade de exercer ações sobre ímãs e, sobre o ferro. .

3. Efeito químico

  Fazendo-se passar uma corrente elétrica por uma solução de ácido sulfúrico em água, por exemplo, observa-se que da solução se desprende hidrogênio e oxigênio. A corrente elétrica produz, então, uma ação química nos elementos que constituem a solução.

4. Efeitos fisiológicos

A corrente elétrica tem ação, de modo geral, sobre todos os tecidos vivos, porque os tecidos são formados de substâncias coloidais e os colóides sofrem ação da eletricidade. Mas é particularmente importante a ação da corrente elétrica sobre os nervos e os músculos.

Na ação sobre os nervos devemos distinguir a ação sobre os nervos sensitivos e sobre os nervos motores. A ação sobre os nervos sensitivos dá sensação de dor. A ação sobre os nervos motores dá uma comoção (choque).

A corrente elétrica passando pelo músculo produz nele uma contração.

Choque elétrico

Quando uma corrente elétrica passa pelo nosso corpo, a ação sobre os nervos e os músculos produz uma reação do nosso corpo a que chamamos choque. A intensidade do choque depende da intensidade da corrente. Quanto maior a intensidade da corrente, mais forte será o choque. Quando uma pessoa está com o corpo molhado, a resistência oferecida à passagem da corrente diminui; então a intensidade da corrente aumenta e o choque é mais intenso.

Nas instalações elétricas residenciais, a corrente elétrica é fornecida com diferença de potencial de 110 e 220 volts. Com essas diferenças de potencial os choques não oferecem nenhum perigo de vida. Há casos de pessoas que morrem com um choque desses, mas, nesses casos as pessoas são doentes, em geral cardíacas. Nesses casos a morte não é produzida pela eletricidade, mas, pelo abalo físico que a pessoa sofre; e esse abalo poderia ter sido provocado por uma outra causa qualquer, como um susto, uma queda, etc..

Fonte: efisica.if.usp.br

Corrente Elétrica

Efeitos da Corrente Elétrica

A passagem da corrente elétrica através dos condutores acarreta diferentes efeitos, dependendo da natureza do condutor e da intensidade da corrente.

É comum dizer-se que a corrente elétrica tem cinco efeitos principais: fisiológico, térmico (ou Joule), químico, magnético e luminoso.

Para saber um pouco mais sobre esses efeitos, leia todo o material

Efeito fisiológico: corresponde à passagem da corrente elétrica por organismos vivos. A corrente elétrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares; quando isso ocorre, dizemos que houve um choque elétrico. O pior caso de choque é aquele que de origina quando uma corrente elétrica entra pela mão de uma pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o tórax da ponta a ponta, ela tem grande chance de afetar o coração e a respiração. O valor mínimo de intensidade de corrente que se pode perceber pela sensação de cócegas ou formigamento leve é 1 mA. Entretanto,, com uma corrente de intensidade 10 mA, a pessoa já perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir a mão e livrar-se do contato. O valor mortal está compreendido entre 10 m e 3 A, aproximadamente. Nesses valores, a corrente, atravessado o tórax, atinge o coração com intensidade suficiente para modificar seu ritmo.

Modificado o ritmo, o coração pára de bombear sangue pelo corpo e a morte pode ocorrer em poucos segundos. Se a intensidade for ainda mais alta, a corrente pode paralisar completamente o coração. Este se contrai o mais possível e mantém-se assim enquanto passar a corrente. Interrompida a corrente, geralmente o coração relaxa e pode começar a bater novamente, como se nada tivesse acontecido. Todavia, paralisado o coração, paralisa-se também a circulação sanguínea, e uma pequena interrupção dessa circulação pode provocar danos cerebrais irreversíveis.

Nossos impulsos nervosos são transmitidos por estímulos elétricos. Entretanto, embora pareçamos tão vulneráveis, a tensão necessária para produzir a situação descrita deve ser de centenas de volts, pois o corpo humano é péssimo condutor quando comparado aos metais, por exemplo.

Efeito térmico: O efeito térmico, também conhecido como efeito Joule, é causado pelo choque dos elétrons livres contra os átomos dos condutores. Ao receberem energia, os átomos vibram mais intensamente. Quando maior for a vibração dos átomos, maior será a temperatura do condutor. Nessas condições observa-se, externamente, o aquecimento do condutor. Esse efeito é muito aplicado nos aquecedores em geral, como o chuveiro. Em um chuveiro, a passagem da corrente elétrica pela “resistência” provoca o efeito térmico ou efeito Joule que aquece a água. Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. Nos condutores se processa a transformação da energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é a base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas térmicas, etc.

Efeito químico: O efeito químico corresponde a certas reações químicas que ocorrem quando a corrente elétrica atravessa as soluções eletrolíticas. É muito aplicado, por exemplo, no recobrimento de matais (niquelação, cromação, prateação, etc). Uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é atravessada por uma corrente elétrica. É a eletrólise. Corresponde aos fenômenos elétricos nas estruturas moleculares, objeto de estudo da eletroquímica. A exploração desse efeito é utilizada nas pilhas, na eletrólise.

Efeito magnético: O efeito magnético é aquele que se manifesta pela criação de um campo magnético na região em torno da corrente.

A existência de um campo magnético em determinada região pode ser constatada com o uso de uma bússola: ocorrerá desvio de direção da agulha magnética.

Este é o efeito mais importante da corrente elétrica, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformações, relés, etc.

Efeito luminoso: Também é um fenômeno elétrico em nível molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes. E, determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos são aplicações desse efeito. Neles há transformação direta de energia elétrica em energia luminosa.

Bibliografia

Os fundamentos da física. Capítulo 5.
Física. Capítulo 28. Unidade X
Física fundamental. Capítulo 1. Unidade XVII

Fonte: www.idealdicas.com

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