Corrente elétrica Fisica
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1
Corrente ElétricaProfessora: Elza Aparecida Carmo Sato
---
-
E
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2
Corrente Elétrica - ConceitoNum condutor, alguns elétrons estão presos ao
núcleo enquanto os chamados elétrons livres podem passar de um átomo para outro devido à própria
energia térmica (calor).
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3
Corrente Elétrica - ConceitoSe conseguirmos estabelecer um DDP (campo elétrico), o movimento dos elétrons livres no condutor vai se orientar,
estabelecendo um fluxo ordenado de cargas ao qual chamamos de Corrente Elétrica.
---
-
E
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4
Corrente IônicaNuma solução de NaCl as cargas positivas (Na+) também podem se mover e, neste caso, a corrente total é a soma da corrente de cargas positivas e negativas (Cl-).
E
--
-+
+
+
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5
Corrente ConvencionalApesar de sabermos que num condutor o que se move são
elétrons, normalmente vamos representar a Corrente Convencional que equivale a um movimento de prótons no
sentido contrário ao dos elétrons.
--
-
--
+
+
+
+
+
Corrente ConvencionalequivalenteCorrente Real
E E
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Intensidade da CorrenteA intensidade (valor) da corrente é definida
como a razão entre a quantidade de cargas que atravessa a sessão reta(S) de um condutor
dentro de um intervalo de tempo.
tQ
i∆∆=
E+
+
+
+
+
+ +S
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Unidade de Corrente Elétrica
Aampèresegundocoulomb
tQ
i ===∆∆=
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Corrente Contínua e AlternadaNos casos que vimos até agora o campo elétrico não varia com o
tempo gerando o que chamamos de corrente contínua. É o caso das correntes fornecidas por baterias e pilhas. Mas o campo elétrico
pode variar de valor e sentido no tempo e neste caso teremos uma corrente alternada como nas tomadas de sua casa.
0 t1 t2
t3 t4
i
t
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9
Resistência ElétricaQuando as cargas se movem estabelecendo a corrente elas encontram uma certa dificuldade, pois (no caso de um metal, por exemplo) os elétrons chocam-se (interagem) contra os núcleos e entre si.
Elétrons
Núcleos
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A esta dificuldade de passagem da corrente chamamos de RESISTÊNCIA ELÉTRICA, definida
pela razão entre a Voltagem aplicada e a Corrente estabelecida.
Resistência Elétrica
iR
V AB
=
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Unidade de Resistência
Ω==== ohmampèrevolt
iR
V AB
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O símbolo de resistência é mostrado abaixo:
Representação de Resistência
Os trechos que apresentam resistência desprezível são representados por linhas contínuas.
Note que desenhamos a corrente convencional.
R
i
A
CB
D
Juntando o símbolo de gerador podemos montar um circuito simples R
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Queda de TensãoSempre que houver uma resistência em um circuito, sobre
ela haverá uma QUEDA DE TENSÃO.
RiV BC =
Observe que a mesma corrente circula em todos os pontos do circuito, inclusive dentro do gerador.
i
A
CB
D
“Você ri!”“Você ri!”
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Resistência ElétricaFatores que influenciam na resistência de um fio condutor:
Comprimento - L LRαÁrea da Seção Reta (grossura) - A
AR
1α
Material - ρ Resistividade à TemperaturaAmbiente
Material ρ (ohm – metro)
Alumínio 2,6 x 10-8
Cobre 1,7 x 10-8
Níquel-cromo 100x 10-8
Chumbo 22 x 10-8
Ferro 10 x 10-8
Mercúrio 94 x 10-8
Prata 1,5 x 10-8
Tungstênio 5,5 x 10-8
Isolantes
ρ Alto
Condutores
ρ Baixo
A
L
AL
R ρ=
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Trata-se de um resistor cujo valor da resistência é VARIÁVEL.
Costuma aparecer em alguns circuitos.Os símbolos estão ilustrados abaixo:
Reostato ou Potenciômetro
-+
A
B
C
i
i
i
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Alguns materiais têm a resistência variável dependendo da voltagem aplicada.
Outros mantêm resistência constante independente da voltagem aplicada.
Para materiais cuja resistência não depende da voltagem (R=constante) a corrente estabelecida é diretamente proporcional
à tensão.
Lei de Ohm
RiV AB =VAB
i
VAB
i
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A expressão VAB = Ri é válida para qualquer caso, ainda que a resistência (resistividade) varie com a voltagem.
O valor da resistência pode ser tirado do gráfico
VAB x i
Lei de Ohm
iV
R∆∆=
VAB
i
20
15
10
5,0
0,20 0,800,40 0,60
M
N
(V)
(A)
∆V
∆i
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Potência ElétricaA energia elétrica pode se transformar em outras formas
de energia. Por exemplo, em um motor ela é transformada em energia mecânica e numa lâmpada em luz (energia) e calor. Quando a corrente elétrica atravessa um elemento
em um circuito ela entrega energia a este elemento.
+ _
As cargas perdem energia ao passarem de A para B (queda de potencial).
A B
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A POTÊNCIA de um aparelho qualquer é definida como a taxa de consumo de ENERGIA em relação ao tempo.
Potência Elétrica
tTEMPOENERGIA
PT AB
==
Como qq VTETV ABABAB
AB=⇒= =
Daí qt
PV AB
= Mas itq =
Finalmente iP V AB=
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Unidade de Potência
WATTsegundoJoules
tempoenergia
P ===
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Para calcular a ENERGIA consumida ou gerada devemos multiplicar a POTÊNCIA pelo TEMPO.
Unidade de Potência
)(JoulesPtENERGIA =
Outra unidade de ENERGIA comum é a usada pela CEMIG: kWh=kilowatt-hora.
JoulessWhWkWh 101010 633 6,3360011 ===
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Efeito JouleO choque dos elétrons da corrente com os átomos
provoca um aumento na sua vibração e, consequentemente, na sua temperatura: um aquecimento.
TODO CORPO PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ESQUENTA!
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Este aquecimento é chamado EFEITO JOULE. Um chuveiro ou um ferro elétrico são feitos para esquentar, mas
qualquer RESISTÊNCIA esquenta ao ser percorrida por uma corrente elétrica.
Efeito Joule
i
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No caso de uma resistência podemos calcular a Potência dissipada em calor (EFEITO JOULE) da
seguinte forma:
Efeito Joule
RimasiP VV ABAB == ,,
Então:
iRP 2=
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Às vezes é útil usar:
Efeito Joule
RimasiP
VV
AB
AB == ,,
Então:
RP
V 2
=
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BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
Beatriz Alvarenga e Antônio Máximo, Curso de Física, volume 3.