Apostila 3 | Corrente Elétrica - liceu

Prof. Marcos Antonio
1- DEFINIÇÃO
É o ramo da eletricidade que estuda as cargas
elétricas em movimento bem como seus efeitos.
2- CORRENTE ELÉTRICA E SEUS EFEITOS
É o movimento ordenado de partículas portadoras de
carga elétrica. No caso de fio metálico, somente os
elétrons podem se movimentar.
2.1- Sentido da Corrente Elétrica
• O sentido real da corrente elétrica é dado:
• Pelo movimento dos elétrons.
•Deslocamento do potencial menor (pólo negativo) para
o potencial maior (pólo positivo).
• Entretanto, adota-se um
sentido convencional, que
é o do deslocamento
imaginário das cargas
positivas, do potencial
maior para o menor.
2.2- INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA (i)
É dada pela razão entre a quantidade de carga (Q)
que atravessa a secção transversal (A) em um
intervalo de tempo (t):
∆q
i=
∆t
∆q = i.∆t
Nos condutores metálicos, sendo Q = n . e, podemos
escrever:
n.e
i=
∆t
2.3- UNIDADE
A unidade de corrente elétrica no Sistema Internacional
de Unidade é o ampère (A):
1 A= 1C/s
Submúltiplos do ampère: o miliampère e o
microampère.
2.4- EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA
•Efeito térmico ou efeito joule;
• Efeito luminoso;
• Efeito magnético;
• Efeito químico;
• Efeito fisiológico.
2.5- GRÁFICO
2.6- TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA
a) Corrente Contínua (CC)- Não varia o sentido,
podendo ser a intensidade pura ou pulsante. Ex. Pilhas
e baterias.
b) Corrente Alternada (AC)
•Varia periodicamente o sentido e a intensidade;
•Hora positiva e hora negativa;
•Faz os elétrons executam movimento de vai- e vem;
• Utilizada em Residências e indústrias.
3- TENSÃO ELÉTRICA - D.D.P (DIFERENÇA DE
POTENCIAL) - VOLTAGEM
É a grandeza que informa:
•o quanto de energia elétrica (Eel) é necessário para
transportar uma quantidade de carga (q);
• entre os terminais do condutor;
•Representa-se por U;
• A tensão elétrica vem expressa em J/C e denominase volt (V).
4- RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R)
É a medida do grau de oposição à passagem do
elétron num meio material.
* deve-se ao choque entre elétrons: livres e do
condutor.
* converte energia elétrica em térmica;
* produz queda de tensão U.
* controla a intensidade da corrente elétrica;
4.1- REPRESENTAÇÃO
Como exemplos de resistores podemos citar:
* o filamento de tungstênio de uma lâmpada
incandescente;
* os fios condutores enrolados na forma de espiral,
encontrados nos chuveiros elétricos;
* nos secadores de cabelo;
* na sanduicheira ou grill.
* Denomina-se resistor o elemento do
circuito elétrico cuja função exclusiva é
converter energia elétrica em energia
térmica.
4.2- UNIDADE
A unidade da resistência elétrica, no SI, é o ohm, cujo
símbolo é (Ω). Os múltiplos mais usuais:
Quilo ohm: 1 KΩ
Ω = 10 3 Ω
Mega ohm: 1 MΩ
Ω = 10 6 Ω
4.3- LEIS DE OHM
1a Lei de Ohm
A intensidade da corrente elétrica
que percorre um resistor é
diretamente proporcional à tensão
entre os seus terminais.
U α i → U = R.i
U = diferença de potencial (DDP), R = resistência do
resistor,
i = intensidade da corrente elétrica.
CURVA CARACTERÍSTICA DO RESISTOR
Os resistores para os quais a resistência não se
mantém constante são denominados resistores
não - ôhmicos.
2a Lei de Ohm: Seja um condutor de secção reta A
A resistência elétrica do resistor R é:
* diretamente proporcional ao comprimento do
fio condutor(l);
* inversamente proporcional à área de sua
secção transversal. (A)
R=
ρ .l
A
5- POTÊNCIA ELÉTRICA DO RESISTOR
É a quantidade de energia elétrica transformada
por unidade de tempo. Consideremos um dispositivo
qualquer cujos terminais estão submetidos a uma ddp,
UAB e atravessado por uma corrente i.
a) Potência elétrica, instantânea, consumida
P = U.i
A unidade de potência elétrica no SI é:
Watt (W)
1 w = 1 J/s
Sabe-se: 1 kw = 1 Quilowatt = 103 w
1 Mw = 1 megawatt = 106 w
b) Potência dissipada nos resistores
Efeito Joule – é a conversão da energia elétrica em
energia térmica.
2
U
P = U.i = R .i 2 =
R
c) Energia Elétrica Consumida (Eel)
Joule (J) (SI)
Eel = P.∆t
KWh (usual)
É usual, no dia a dia, medir-se energia em kWh
(quilowatt-hora). É o que ocorre nas contas de energia
elétrica (impropriamente conhecidas como “conta de
Luz”).
1 KWh = 3,6 . 10 6 J, KW → quilowatt
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
1- Introdução:
Basicamente, existem duas
maneiras distintas de associálos/ligá-los: em série e em
paralelo.
Em
qualquer
associação de resistores,
denomina-se
resistor
equivalente o resistor que
faria o mesmo que a
associação.
2- ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE
• É todo circuito elétrico com resistores ligados um
seguido do outro, de modo a oferecer um único
trajeto para a corrente.
3- CARACTERÍSTICAS
RESISTORES EM SÉRIE
DA
ASSOCIAÇÃO
DE
a) A intensidade da corrente i é a mesma em todos os
resistores.
i = i1 = i2= i3= ... = iN
b) A tensão U na associação/total é igual à soma das
tensões em cada resistor:
U = U1+ U2+ U3+ ... + UN
c) Resistência do resistor equivalente ou total: É igual
à soma das resistências parciais de cada resistor.
Req = R1+ R2+ R3 +... + RN
Obs. Caso haja “n” resistência iguais: A resistência do
resistor equivalente é dado pelo produto de “n” pelo
valor de um deles.
R1= R2= R3 =... = R
Req = n.R
4- ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM PARALELO
• Ocorre quando os resistores estiverem ligados entre
dois pontos em comum no circuito (denominado nó ou
emenda), de modo a oferecer trajetos separados para
a corrente.
5- CARACTERÍSTICAS DA
RESISTORES EM PARALELO
ASSOCIAÇÃO
DE
a) A tensão total U é a mesma em todos os resistores.
U = U1 = U2= U3= ... = UN
b) A intensidade da corrente elétrica i na
associação/total é igual à soma das correntes em cada
resistor:
i = i1+ i2+ i3+ ... + iN
c) Resistência do Resistor Equivalente
c1) Regra Geral: acima de dois resistores
1
1 1
1
1
= + + + ... +
Req R1 R2 R3
RN
c2) Resistência do resistor equivalente de apenas dois
resistores em paralelo (regra do produto pela soma):
R1.R2
produto
Req =
=
R1 + R2
soma
c3) A resistência do resistor equivalente de N resistores
iguais a R, pode ser calculada usando-se:
R
Req =
N
6- Notas: Resistores em paralelo:
a) Req é menor que qualquer resistência associada;
b) Através da menor resistência passa a maior
corrente;
c) A menor resistência dissipa a maior potência.
7- Associação MISTA: série + paralelo
8-) Curto – circuito em resistores
Um resistor está em curto-circuito, quando em seus
terminais
a tensão é nula, neste caso não passa corrente pelo
mesmo.