ELETRODINÂMICA

Corrente elétrica

Introdução

� É o ramo da Eletricidade que estuda ocomportamento das cargas elétricas em movimento.

� A eletricidade é de suma importância para� A eletricidade é de suma importância parabasicamente todos os processos presentes na vidamoderna, como exemplo, sem ela, obviamente vocênão poderia estar visualizando esta apresentação.

Corrente elétrica

� É o movimento ordenado de elétrons no interior deum condutor, e ela pode ocorrer nos condutoressólidos, como os metais, e em gases e líquidosionizados.

Corrente elétrica

� Importante lembrar que é o elétron que semovimenta, desprendendo-se da camada devalência da Eletrosfera para a próxima camada,assim sucessivamente.

Corrente elétrica

Criando uma corrente elétrica

� Primeiro vamos usar um pedaço de metal, que possui elétrons desorientados

�Para se obter uma corrente elétrica, é necessário criar um campo elétrico nesse condutor.condutor.�Com esse campo elétrico, teremos diferentes níveis de energia potencial.�Esses diferentes níveis de energia potencial provocarão algo que é conhecido como diferença de potencial (d.d.p.), ou simplesmente tensão elétrica.�Essa diferença de potencial pode ser obtida ligando-se o condutor acima a uma pilha.

� Observe que a pilha possui um pólo positivoe um negativo.

� O pólo positivo possui um potencial maior,enquanto que o negativo possui um menor.

Criando uma corrente elétrica

enquanto que o negativo possui um menor.

� O movimento dos elétrons será no sentidosempre do maior potencial, ou seja, dopólo positivo.

� A pilha tem a função de fonte de energiaelétrica e também de manter a diferençade potencial, mantendo assim o movimentodos elétrons.

Criando uma corrente elétrica

http://www.youtube.com/watch?v=IUgS7Uw-qBI

Sentido da corrente elétrica

� O sentido real da corrente elétrica será o mesmo sentido do movimento das cargas elétricas negativas (elétrons) e, portanto, contrário ao movimento das cargas positivas movimento das cargas positivas (prótons).

� Com o avanço tecnológico, definiu-se por convenção, o sentido

convencional da corrente como sendoo sentido contrário ao movimento doselétrons. .

Intensidade da corrente elétrica

� Cada elétron possui uma quantidade decarga elétrica conhecida como carga

� Considere uma secção no nosso fio condutor, onde podemos contar a quantidade de elétrons que passam por ela.

carga elétrica conhecida como carga

elétrica elementar (e).e = 1,6 x 10 – 19 C

� Para calcular a carga elétrica (Q) fornecidabasta multiplicarmos o número de elétrons(n) que passa pela secção pelo valor dacarga elementar (e) do elétron.

Q = n . e

� A carga elétrica no Sistema Internacional – SI – é medida emcoulomb (C).

� A intensidade da corrente elétrica (i) será maior quanto mais elétrons passarem pela secção, ou seja, quanto mais cargas passarem no menor intervalo de tempo.

Intensidade da corrente elétrica

� Por isso, define-se corrente elétrica (i)como sendo a quantidade de carga elétrica (Q) dividida pelo tempo (∆t).

i = Q .

∆t

� A corrente elétrica no Sistema Internacional – SI – é medida emampère (A).

Exemplo

Em um fio metálico há uma corrente de elétrons de modo que, num intervalo detempo de 2,0 s, passam 5,0 . 1018 elétrons por uma secção reta do fio. Sabendoque a carga elétrica elementar é 1,6 . 10-19 C, determine:a) a quantidade de carga que atravessa a secção no intervalo de tempo dado.b) a intensidade de corrente elétrica no intervalo de tempo acima.

Dados: Q = n . e ou i = Qa) b)Dados:

∆t = 2 s

n = 5 . 1018 elétrons

e = 1,6 . 10-19 C

Q = n . e ou i = Q

∆t

a)

Q = 5 . 1018 . 1,6 . 10-19

Q = 8 . 10-1 Cou Q = 0,8 C

b) Q = n . e ou i = Q

∆t

i = 0,82

i = 0,4 A

Lembrando:

Multiplicação de potências de mesma base conserva a base e

soma os expoentes:

10 18 . 10 -19 = 10 18 + (-19) = 10-1

Tipos de corrente

� Contínua

� não altera seu sentido,ou seja, é semprepositiva ou semprenegativa.negativa.

� se seu gráfico for dadopor um segmento dereta constante, ou seja,não variável.

� é comumente encontrado em pilhas e baterias.

� Alternada

� Dependendo da forma como é gerada a corrente, esta é invertida periodicamente, ou seja, ora é positiva e ora é negativa, fazendo com que os

Tipos de corrente

negativa, fazendo com que os elétrons executem um movimento de vai-e-vem.

� Este tipo de corrente é o que encontramos quando medimos a corrente encontrada na rede elétrica residencial, ou seja, a corrente medida nas tomada de nossa casa.

Propriedade do gráfico i x t

� Serve para corrente contínua ou alternada.

i (A) i (A)

t (s) t (s)

� Basta observar a formação de uma figura geométrica no intervalo de tempo dado;

i (A)

i

� Como temos um retângulo, basta aplicar a fórmula:

Área = base . altura

Observando a fórmula da

Área = ∆t . i

Propriedade do gráfico i x t

t (s)t

i

� Agora devemos calcular a área da figura encontrada;

base = ∆t

altura = i

� Observando a fórmula da corrente elétrica temos:

i = Q → Q = ∆t . i∆t

� Conclusão:

Q = área

Exemplo

Na figura abaixo temos o gráfico da corrente em função do tempo. Calcule a carga total que passa por uma seção reta do fio entre os instantes 0s e 10s.

i(A)

4

1° passo: lembrar que a área dafigura é igual a quantidade decarga

4°passo: identificar as medidas nafigura

b = 5

h = 4

t(s)5 10

2° passo: identificar de que figurase trata

A figura é um TRAPÉZIO

3°passo: identificar a fórmula paracalcular a área do trapézio

Área = (B + b) . h2

figura

B = 10

h = 4

5°passo: substituir na fórmula:

Q = (B + b) . h2

Q = (10 + 5) . 42

Q = (15) . 42

Q = 602

Q = 30 C

Q = área

Efeitos da corrente elétrica

Efeito fisiológico � corresponde à passagem da corrente elétrica por organismo vivos

� A corrente elétrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares (choque)

� O pior caso de choque é aquele que de� O pior caso de choque é aquele que deorigina quando uma corrente elétrica entrapela mão de uma pessoa e sai pela outra (temgrande chance de afetar o coração e arespiração)

� 1 mA – sensação de cócegas, formigamento

� 10 mA – perca do controle dos músculos

� 10 mA a 3A – pode causar a morte

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

Nos condutores se processa a

Efeitos da corrente elétrica

� Nos condutores se processa a transformação da energia elétrica em energia térmica.

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)

Efeitos da corrente elétrica

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 luminoso � É um fenômeno elétrico em nível molecular.

� Em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito ou metal faz com que ele emita luz.

As lâmpadas fluorescentes, incandescentes

Efeitos da corrente elétrica

� As lâmpadas fluorescentes, incandescentes e os anúncios luminosos, são algumas aplicações desse efeito.

� Há a transformação direta de energia elétrica em energia luminosa.

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

Efeitos da corrente elétrica

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.

Condutores

� São os meios materiais nos quaishá facilidade de movimento decargas elétricas

� Em alguns tipos de átomos,� Em alguns tipos de átomos,especialmente os que compõem osmetais - ferro, ouro, platina, cobre,prata e outros -, a última órbitaeletrônica perde um elétron comgrande facilidade. Por isso seuselétrons recebem o nome deelétrons livres.

Isolante

�São os meios materiais nos quaisnão há facilidade de movimento decargas elétricas.

�Nessas substâncias seus átomos têm�Nessas substâncias seus átomos têmgrande dificuldade em ceder oureceber os elétrons livres das últimascamadas eletrônicas.

�São substâncias como o vidro, acerâmica, o plástico ou a borracha

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