F3 Aula 9 Eletrodinâmica Corrente Elétrica e

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista
Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE
Bacharelado em Engenharia Elétrica
Aula 9
Eletrodinâmica: Corrente Elétrica e
Resistência Elétrica
Física Geral e Experimental III
Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti
IPAUSSU-SP
2012
Corrente Elétrica
Definição: é uma grandeza que mede a quantidade de carga
elétrica que atravessa determinada área de um condutor em
determinado intervalo de tempo.
dQ
i
dt
Onde: Q – carga elétrica – C(Coulomb)
Coulomb
t – tempo - s(segundo)
 Ampère
segundo
i – corrente elétrica – A(Ampère)
Corrente Elétrica
O movimento de cargas elétricas no interior de condutores
ocorre por meio da migração de elétrons de uma
extremidade do condutor para a outra.
Condutor sem ddp aplicada em suas
extremidades. Movimento aleatório dos elétrons
em direções diversas, por causa da agitação
molecular (proporcional à temperatura)
Simulação
Condutor com ddp aplicada em suas extremidades.
Surge um campo elétrico no interior do fio que
interage com o campo elétrico de cada elétron,
promovendo uma força eletrostática. O movimento
aleatório dos elétrons em direções diversas ainda
existe, mas é sobreposto ao movimento de arrasto
dos elétrons dentro do condutor.
Sentidos da Corrente Elétrica
Real: movimento dos elétrons (polo negativo para o positivo)
Convencional: movimento hipotético de cargas positivas
(polo positivo para o negativo, não existe na realidade)
Símbolo de uma Pilha (Gerador)
É o que ocorre na realidade,
o movimento de elétrons.
Símbolo de uma Pilha (Gerador)
Não existe movimento de prótons,
mas permanece esta concepção
por motivos históricos até hoje.
1. (Halliday, p.160) Durante os 4 minutos em que uma corrente de 5
Ampères atravessa um fio, (a) quantos coulombs e (b) quantos
elétrons passam por uma secção reta do fio?
dQ
a )i 
4 min  240 s
dt
Como Q  constante (não
depende de função) :
Q
i
t
Q
5
 Q  1200C
240
b)Q  n.e 
1200  n.1,6.10 19
1200
21
n

7
,
5
.
10
elétrons
19
1,6.10
Efeitos da Corrente Elétrica
Térmico ou Joule
Químico
Magnético
Luminoso
Fisiológico
Densidade de Corrente Elétrica (J)
i   J .d A
A  Área de secção transvers al do condutor
Se a corrente é uniforme
i  J .A
i
J
A
Velocidade de Deriva de Corrente (vd)
J
vd 
ne
Densidade de corrente (A/m2)
Densidade de carga dos portadores (C/m3)
Velocidade dos elétrons sem corrente elétrica = 106m/s
Velocidade dos elétrons com corrente elétrica = 10-5 ou 10-4m/s
1. (Halliday, p.160) Uma corrente de 1,2.10-10A atravessa um fio de
cobre de 2,5mm de diâmetro. O número de portadores de carga por
unidade de volume é 8,49.1028m-3. Supondo que a corrente é
uniforme, calcule (a) a densidade de corrente e (b) a velocidade de
deriva dos elétrons.
2
i
 0,0025 
6
2
a) J 
A   .r 2   .
  4,9.10 m
A
 2 
1,2.10 10 A
5
2
J

2
,
44
.
10
A
/
m
4,9.10 6 m 2
J
2,44.10 5 A / m 2
b ) vd 

ne 8,49.10 28 m 3 .1,6.10 19 C
A
C
2
2
15 m
15 s.m
vd  1,8.10
 1,8.10
 1,8.10 15 m / s
C
C
m3
m3
Recomendo
resolver o
exemplo 26-5
página 150 do
Halliday
Resistência Elétrica (R)
É uma grandeza que representa a oposição
que os materiais possuem à passagem de
corrente elétrica.
Isolantes: resistência elétrica maior
Condutores: resistência elétrica menor
OBS: vale lembrar que para altas ddp´s os isolantes são ionizados e
tornam-se condutores.
Unidade de medida de resistência  Volt/Ampère =  (OHM)
Resistência (R) e Resistividade Elétrica ()
A
L
L
R
A
Simulação
Resistência (R) e Resistividade Elétrica ()
  o  o . .(T  To )
Resistividade do cobre em função da temperatura.
1. (Halliday, p.149) Uma amostra de ferro em forma de
paralelepípedo tem dimensões 1,2cm x 1,2cm x 15cm. Uma ddp é
aplicada à amostra entre as faces paralelas de tal forma que as faces
são superfícies equipotenciais. Determine a resistência da amostra
se as faces paralelas forem (1) as extremidades quadradas (1,2cm x
1,2cm); (2) as extremidades retangulares (1,2cm x 15cm)
Tabela :  ferro  9,68.10 8 .m
Tabela :  ferro  9,68.10 8 .m
L
R  .
A
L
R  .
A
0,15
(1) R  9,68.10 .
0,012.0,012
8
R  0,0001  1.10  4 
0,012
(2) R  9,68.10 .
0,15.0,012
8
R  6,45.10 7 