Corrente Elétrica
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Eletrodinâmica Conceitos básicos Profa. Marisa Cavalcante [email protected] O que é diferença de potencial (DDP)?!!! Carga q se desloca do ponto A para o ponto B + + + A + ++ B Força F ++ ++ + + + A força elétrica realiza um trabalho deslocando a carga q do ponto A para o ponto B TAB + + VA VB [email protected] TAB VAVB q É igual a diferença de potencial ...Unidade Volts Equipotenciais e campo elétrico Um simulador para verificar as linhas equipotenciais e linhas de campo elétrico TAB VAVB q [email protected] Corrente elétrica Cargas em movimento dão origem a corrente elétrica Condutor submetido a uma ddp, indica-se a corrente elétrica pelo movimento das cargas positivas, na verdade são elétrons que se deslocam, cada elétron que caminha em um sentido corresponde a uma lacuna no sentido oposto. VB ---------Secção transversal Cargas positivas ou lacunas VA ++++++ q i t Corrente elétrica, quantidade de carga que atravessa a unidade de área por unidade de tempo.. Unidade Coulomb/segundo = ampere (A) [email protected] profa.Marisa Almeida Cavalcante Analogia com fluidos Fluxo é tanto maior quanto maior for a altura A corrente elétrica é tanto maior quanto maior for a ddp aplicada [email protected] Analogia com fluidos Fluxo depende da tubulação utilizada Fluxo proporcional a altura Fluxo será tanto menor quanto maior a resistência oferecida pela tubulação Corrente (i) depende da Resistência elétrica associada Corrente(i) proporcional a ddp(V) i depende da resistência elétrica (R) associada será tanto menor quanto maior for R 1 i V R [email protected] V Ri Resistência elétrica – Lei de Ohm Um condutor é um sólido que contem átomos na sua estrutura, quando aplicamos uma ddp deslocamos as cargas moveis neste condutor. Estas cargas colidem com os átomos e moléculas no condutor. Este condutor produz uma resistência a passagem de corrente. Quanto maior a resistência do condutor menor será a corrente elétrica para uma dada ddp aplicada VABRi R i VAB R i Simulador clique aqui Unidade de resistência ohms = Volts/ampere [email protected] profa.Marisa Almeida Cavalcante Corrente Elétrica- Modelo Microscópico Veja tutorial em http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/mod06/m_s01.html Microscopicamente, a corrente elétrica consiste num fluido de elétrons movendo-se ao longo de uma estrutura cristalina. A rede cristalina forma obstáculos, de modo que o movimento dos elétrons, quando visto microscopicamente, parece caótico. Movimento dos elétrons em um condutor. Aumentando a corrente elétrica aumentamos a temperatura e consequentemente a agitação térmica dos átomos da rede cristalina Potencia dissipada= Vi= Ri2 = V2 /R Clique para acessar o simulador Consumo de Energia Elétrica Potencia = Energia/ tempo= Joules/ segundos= Watts No Sistema Internacional, a unidade de energia elétrica é o joule (J), mas na prática usamos o quilowatt hora (kWh). A conta de consumo de eletricidade da sua residência vem nessa unidade. 1 KWh= 1000*3600=3600000 Joules Exemplo: banho de 10 min com um chuveiro de 6000Watts 6000Watts= 6,0 KW Quantos KWh? 10min=10/60h=1/6horas 6,0*1/6= 1KWh Para 30 dias ao mês= 30kWh Conta de Luz Clique para Tabela de consumo de equipamentos eletrônicos Tabela de conversão de unidades Exemplo: Aparelho de Som: 8 horas por dia (30dias no mês) Aquecedor de ambiente: 6 horas por dia (10dias no mês) Consumo ao mês em KWh Aparelho de som= 20*10-3*8*30=4,8KWh Aquecedor=1550*10-3*6*10=93KWh Taxa media R$0,30 = (93+4,8)*0,30=R$29,34 R=1000 ohms Choque elétrico 13600 Volts!!! Corrente elétrica Sensação 1mA a 10mA Formigamento 10mA a 20mA Dor 20mA a 100mA Dificuldades respiratórias Acima de 100 mA Contrações rápidas e irregulares do coração fibrilação cardíaca.pode causar a morte Acima de 200mA Não causam fibrilação, causam queimaduras e parada cardiaca [email protected] graves Fatores que influenciam no valor de uma Resistências elétrica Pilha A Fio de Níquel-cromo L Aumentando o comprimento diminui a corrente elétrica , como a ddp é constante, isso significa que a resistência aumenta R é proporcional ao comprimento do fio (L) [email protected] profa.Marisa Almeida Cavalcante Variando a secção transversal do fio Fio de Níquel-cromo Pilha A Corrente para A1 é menor do que para A2 (fluxo de carga diminui). Fio de secção transversal A1 Resistência para fio com área maior é menor. Fio de secção transversal A2 Resistência é inversamente proporcional a secção transversal (A) [email protected] profa.Marisa Almeida Cavalcante Dependência com o material Resistividade à temperatura ambiente Material Resistividade xhms.m) Alumínio 2.6 Cobre 1.7 Níquel-Cromo 100 Chumbo 22 Ferro 10 Mercúrio 94 Prata 1.5 Tungstênio 5.5 [email protected] Valor da resistência Simulador clique aqui Condutores- Super condutores - semicondutores J=Densidade de corrente = I /Área Densidade de corrente = campo elétrico/resistividade Substancia Condutores Prata 1,47 x 10-8 Cobre 1,72 x 10-8 Alumínio 2,63 x 10-8 Tungstênio 5,51 x 10-8 níquel 100 x 10-8 Carbono Semicondutor Isolante 3,5 x 10-5 Germânio 0,60 Silício 2300 Vidro 1010 a 1014 Mica 1011 a 1015 Madeira 108 a 1011 teflon [email protected] Resistividade (ohms.m) Maio que 1013 E J E I Área Tipos de resistores. Reostatos – resistências variáveis para alta corrente. C Ponto fixo cursor A B Ponto fixo Resistência total , todo o fio = RAB RAC http://www.ohmic.com.br/produtos_reostato.htm [email protected] + RBC = http://efisica.if.usp.br/apoio/img/reostato.JPG profa.Marisa Almeida Cavalcante RAB http://www.eletele.com.br/images/Reos tato%20Tipo%20Laboratorio.jpg Potenciômetro e trimpot : resistência variável para baixa corrente A C B Valor máximo RAB C A B Aqui vem indicado o valor máximo Na lateral vem indicado o valor máximo [email protected] Resistores e código de cores Resistores com 4 cores As três primeiras definem o valor do resistor Este quarto anel colorido define a tolerância, pode ser prata ou ouro. Se não existir este anel a tolerância será 20%. Ouro : 5% Prata: 10% Por exemplo, primeiro resistor a esquerda na foto. vermelho vermelho vermelho 2 2 X102 R= 22x100 = 2200 ohms ou 2,2 Kohms [email protected] Resistores com 5 cores (menor tolerância e, portanto tem mais um digito para definir o seu valor) Temos ainda as cores ouro e prata para o fator multiplicação •Ouro -1 .. (x 10 –1) •Prata –2 .. (x 10 –2) Este quinto anel colorido, define a tolerância. Em geral é vermelho 2% marrom 1% e ouro 5% As quatro primeiras definem o valor do resistor (um digito a mais que o anterior). Marron Preto Vermelho vermelho 1 0 2 X102 102 x 100= 10200 ohms ou 10,2 Kohms 2% de tolerância = 2 x 10200/100 = 204 ohms O valor de R pode estar entre :10.200 + 204 = 10.404 10.200 - 204 = 9.996 [email protected] Medida de Resistência- multímetros DC .. Corrente contínua AC.. Corrente alternada Resistor ...( código de cores) 33x103 OHMs = 33 Kohms Tolerância = 10% (prata) 3.300 ohms Para o fundo de escala 200 K Valor medido = 35,4 Kohms [email protected] Comparando escalas!!! 200K 2000K Fundo de escala 200 K 35,4 Kohms medida com mais dígitos [email protected] Fundo de escala 2000K 35 Kohms Cuidados para efetuar medida!!!! Marrom, preto, verde... 10x105 = 1MW Forma inadequada Fundo de escala 2000 K nos dois casos 1006Kohms 826 Kohms A direita o observador associa uma resistência em paralelo, interferindo no valor. [email protected] Precisão em medidas realizadas através de um multímetro Medida de resistência Especificações técnicas Escala 2K : valor obtido 0,0354 K Escala 200 : valor obtido 35,45 •menor valor possível nesta escala •menor valor possível nesta escala =0,0001K =0,01 ( 0 , 15 % 3 digito ) ( 0 , 25 % 10 digitos ) •Precisão •Precisão 0 , 0354 ( 0 , 15 3 0 , 000 ) 0 , 00 K 35 , 45 100 ( 0 , 25 10 0 , 01 ) 0 , 19 100 ( 0 , 0354 0 , 0004 ) K (35 ,45 0 ,19 ) 0,54 % [email protected] (35 ,40 ,4 ) 1,12 % Associação de Resistores Em série: a corrente que circula é a mesma. Diminui a corrente elétrica. Divide a ddp Em paralelo: Divide a corrente elétrica que será maior no ramo em que a resistência for menor e a ddp será a mesma Para ter acesso a este simulador clique aqui
