APOSTILA DE ELETRICIDADE GERAÇÃO 2000

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CAPÍTULO 1
CORRENTE ELÉTRICA
AULAS 1 e 2
1. Estrutura da Matéria. Carga Elétrica
A matéria é constituída por átomos que são estruturados basicamente a partir de três partículas
elementares (*): o elétron, o próton e o nêutron.
(*)
Na verdade, já foram detectadas mais de duzentas partículas subatômicas.Aqui só estudaremos as três mencionadas acima.
Podemos afirmar que a matéria está no estado nêutron quando o número de elétrons é igual ao
número de prótons.
Quando o número de elétrons é diferente do número de prótons temos então a carga
elétrica.Vemos então que a carga elétrica é uma grandeza quantizada, ou seja, ela é múltipla de
uma quantia fixa, ou seja, de uma constante, a constante e =
.Logo para calcular a
carga elétrica basta multiplicarmos e pela diferença entre o número de prótons e
elétrons.FICAMOS ENTÃO COM A SEGUINTE FÓMULA:
EXERCÍCIO RESOLVIDO
R1.Um corpo tem 4.106 elétrons e 2.106
prótons.Determine a carga elétrica desse corpo.
Solução:
Pela fórmula
Teremos:
R2.Um corpo inicialmente neutro, perdeu por atrito 300elétrons.Determine a carga adquirida por
esse corpo.
Solução:
Pela fórmula
Teremos:
1.2 Relação entre cargas
No item anterior vimos que se um corpo tem excesso de próton a sua carga é positiva, isso
porque se convencionou que a carga do próton é positiva.Se o corpo tem excesso de elétrons a
sua carga é negativa, pois se convencionou que a carga do elétron é negativa.
1.3 Corrente Elétrica
Corrente elétrica é o movimento ordenado de elétrons de cargas elétricas.
Movimento Caótico
Não temos corrente elétrica no movimento desordenado de cargas.
A corrente elétrica surge quando estabelecemos uma diferença de potencial. Representada aqui
pela bateria.
O sentido que vemos é o sentido real.O sentido convencional é o sentido oposto
A corrente el
+-
1.4Intensidade de Corrente
A intensidade de corrente é dada pela seguinte relação:
A unidade é o ampère (A)
Assim podemos ter ainda:
1.4 Gráficos (ixt)
1.4.1Corrente Continua
1.4.2 Corrente alternada
i(A)
i(A)
t(s)
t(s)
0
EXERCÍCIODS RESOLVIDOS
R3)Qual a intensidade da corrente que passa por um cilindro, se por uma secção transversal dele
passam 2.1014 elétrons em 5s?
Solução:
R.4) O abaixo ao lado representa a corrente que passa por um condutor em função do
tempo.Determine:
a) A carga que atravessa a secção do condutor em 6s.
b)
A intensidade de corrente entre 0 e 6s.
i(mA)
64
32
6
t(s)
Solução:
a)
b)
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
P1.
(PUC-SP) O filamento de uma lâmpada é de incandescência é percorrido por uma corrente
elétrica de 0,2 A.Sabendo que a lâmpada é mantida acesa durante 30min, determine o valor da
carga elétrica que passa pelo filamento durante este intervalo de tempo.
a)180C b) 280C c) 360C d) 630C e) n.d.a
P2. Por um condutor passam 20 C de carga durante 5 s. Qual a corrente no condutor?
(A) 15 A
(B) 10 A
(C) 30 A
(D) 4 A
(E) nda.
P3. A corrente em um circuito é de 30 A. Se este sistema trabalha durante 40s. Qual a carga no circuito?
(A) 30 C
(B) 40 C
(C) 1200 C
(d) 500 C
(E) nda.
P4. Qual a corrente elétrica em um condutor, que é atravessado pela carga de 80 C durante 40 s.
(A) 120 A
(B) 100 A
(C) 5 A
(D) 2 A
(E) nda.
1
2
3
4
GABARITO
2.RESISTORES
A resistência elétrica é uma grandeza elétrica que reflete a propriedade dos materiais se oporem à
passagem da corrente elétrica.
Quando existe uma diferença de potencial entre dois pontos, há tendência para haver passagem
de cargas elétricas do ponto a maior potencial para o que tem menor potencial, até que haja
igualdade de potenciais.
Resistor elétrico
É um dispositivo que transforma toda a energia elétrica consumida integralmente em calor.
Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada
comum e os fios condutores em geral.
2.1 LEIS DE OHM
Estudando a corrente elétrica que percorre um resistor, Georg Simon Ohm determinou,
experimentalmente, que a resistência R é constante para determinados tipos de condutores.
2.2 PRIMEIRA LEI
U = R.i
U = diferença de potencial - ddp (V)
R = resistência elétrica ()
i = corrente elétrica (A)
No SI, a unidade de resistência elétrica é o ohm ()
2.3 SEGUNDA LEI
Material
Resistividade (ohm x metro)
Alumínio
2,8.10-8
Chumbo
21. 10-8
Cobre
1,7. 10-8
Ferro
11. 10-8
Prata
1,6. 10-8
Tungstênio
5. 10-8
Ouro
2,3. 10-8
Manganina
45. 10-8
A segunda Lei de Ohm diz respeito às dimensões do condutor elétrico: A Resistência Elétrica em
um condutor retilíneo, é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente
proporcional a área de sua secção transversal.
Pode ser calculada pela fórmula:
,
A tabela a seguir mostra a resistividade de alguns materiais a 20ºC:
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
P5.. Um condutor elétrico tem comprimento L, diâmetro D e resistência elétrica R. Se duplicarmos seu
comprimento e diâmetro, sua nova resistência elétrica assará a ser
(A) R.(B) 4R. (C) R/4.(D) 2R. (E) R/2.
P6. Um fio metálico homogêneo e linear tem uma resistência de 10 ohms. O comprimento do fio é de 5,0
m e a área de seu secção reta vale 2,0 mm . A resistividade do metal em
2
, vale
(A) 2 . 10 . (B) 2 . 10 . (C) 4 . 10 .
(D) 4 . 10 . (E) 4 . 10 .
-2
-4
-7
-6
-8
P7. O gráfico representa a corrente elétrica i em função da diferença de potencial V aplicada aos
extremos de dois resistores de resistências elétricas R e R .
1
2
Para essa situação, verifica-se que
(A) a resistência R1 não é constante entre 0 e 100 volts.
(B) para V = 120 volts a corrente elétrica no resistor de resistência elétrica R1 é menor do que no R2.
(C) a resistência R2 aumenta com o aumento de temperatura.
(D) a relação entre as resistências (R1/R2) não é constante.
(E) a resistência elétrica R1 é menor do que a R2.
P8. Um condutor elétrico tem comprimento L, diâmetro D e resistência elétrica R. Se duplicarmos seu
comprimento e diâmetro, sua nova resistência elétrica passará a ser
(A) R. (B) 2R. (C) R/2. (D) 4R. (E) R/4.
P9. Dois fios de cobre têm comprimento L e 2L e diâmetros d e 2d, respectivamente. O de comprimentoL
e diâmetro d tem resistência elétrica R = 15 W. Qual a resistência elétrica, em ohms, do segundo fio?
(A) 9,0 (B) 8,2 (C) 7,5 (D) 5,5 (E) 3,0
P10. Admita que um fio metálico que possui a resistência de 20 ohms é cortado em quatro pedaços
iguais e, então, esses pedaços são ligados em paralelo. A nova resistência, em ohms, será de: ...
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