Apostila de Física Eletrodinâmica 3º Ano Professora

E.E.E.F.M.Dona Helena Guilhon
Professor: Rogerio Silva
Disciplina: Física
Assunto: Força e Leis de Newton
1. ELETRODINÂMICA: é a parte da Eletricidade que
estuda as cargas elétricas em movimento.
2. CORRENTE ELÉTRICA:
A corrente elétrica é um movimento ordenado de
cargas elementares.
A corrente elétrica é devido ao movimento de:
a) elétrons livres nos sólidos (metais);
b) elétrons e íons nos gases (lâmpadas fluorescentes);
c) íons nos líquidos (pilhas e baterias).
Para facilitar a compreensão sobre o estudo da corrente
elétrica, vamos imaginar duas situações:
1 -Um fio metálico, como o da figura a seguir, possui
elétrons em movimento desordenado em seu interior.
2 - Ao ligarmos este condutor aos pólos de uma bateria
(gerador), se estabelece um campo elétrico sem eu interior.
Os elétrons, agora, estarão sob a ação de uma força elétrica
que fará com que eles sejam acelerados
adquirindo uma considerável energia cinética (energia de
movimento).
IMPORTANTE:
Freqüentemente utilizamos submúltiplos do Ampere.
-3
1 mA = 10 A (miliampère)
-6
1 μA = 10 A (microampère)
-9
1 nA = 10 A (nanoampère)
Exercício
1 . Numa secção transversal de um fio condutor passa uma
carga de 10C a cada 2,0s. A intensidade da corrente elétrica
neste fio será:
a) 5,0mA
b) 10mA c) 0,50 A
d) 5,0A
e) 10A
2 . Num fio de cobre passa uma corrente contínua de 20A.
Isso quer dizer que, em 5,0s, passa por uma secção reta do
-19
fio um número de elétrons igual a: (e=1,6. 10 C)
20
a) 1,25. 10
20
b) 3,25. 10
20
c) 4,25. 10
20
d) 6,25. 10
20
e) 7,00. 10
18
3 . Pela Secção reta de um fio, passaram 5,0.10 elétrons a
cada 2,0s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar vale
-19
1,6.10 C, pode-se afirmar que a corrente elétrica que
percorre o fio tem intensidade:
a) 500mA b) 800mA c) 160mA d) 400mA e) 320mA
4 . A corrente elétrica nos condutores metálicos é
constituída de:
a. Elétrons livres no sentido convencional.
b. Cargas positivas no sentido convencional.
c. Elétrons livres no sentido oposto ao convencional.
d. Cargas positivas no sentido oposto ao convencional.
e. Íons positivos e negativos fluindo na estrutura
cristalizada do metal.
Outra explicação para a causa da corrente elétrica é a
diferença de potencial (ddp).
3. INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA
é a quantidade de carga elétrica total Q que atravessa uma
secção reta S de um condutor por intervalo de tempo Δt.
O enunciado a seguir refere-se às questões 05 e 06:
Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica
contínua e constante. Sabendo que uma carga elétrica de
64 C atravessa uma seção transversal do fio em 4,0 s. Dado
−19
a carga elementar do elétron: e = 1,6. 10 C.
5 . Assinale a intensidade de corrente elétrica que percorre
o fio:
a) 32 A
b) 16 A
c) 12 A
d) 10 A
e) 8 A
6 . Determine o número de elétrons que atravessa uma
seção do condutor.
20
a) 2,0. 10 elétrons
20
b) 3,0. 10 elétrons
20
c) 4,0. 10 elétrons
20
d) 5,0. 10 elétrons
20
e) 6,0. 10 elétrons
4 - GRÁFICO DA CORRENTE ELÉTRICA
7. Utilizando um aparelho sensível, foi possível medir a
2
passagem de 25,0. 10 elétrons por segundo através de
uma seção de um condutor. Sendo a carga elementar de
−19
1,6. 10 C, calcule a intensidade de corrente elétrica.
−17
a) 4,0. 10 A
−16
b) 4,0. 10 A
−15
c) 4,0. 10 A
−14
d) 4,0. 10 A
−13
e) 4,0. 10 A
8. O gráfico abaixo representa a intensidade da corrente
que percorre um condutor em função do tempo.
-19
Sendo a carga elementar e = 1,6 x 10 C, determine:
(a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do
condutor em 6 s;
(b) o número de elétrons que nesse intervalo de tempo
atravessou a seção;
(c) a intensidade média de corrente elétrica entre 0 e 6 s.
5 - CLASSIFICAÇÃO DA CORRENTE ELÉTRICA
5.1 - Corrente Contínua
A corrente contínua
constante tem sentido e
intensidades constantes
em função do tempo.
Exemplo: pilha comum.
5.2 - Corrente Alternada
A corrente alternada muda periodicamente no tempo. No
caso da figura, a corrente alternada é senoidal.
Exemplo: corrente elétrica residencial.
9. Uma corrente elétrica, cujo valor está representado no
gráfico abaixo, flui num condutor durante 80s.
Nesse intervalo de tempo, a carga elétrica, em Coulomb,
que passa por uma secção transversal do condutor, é igual
a:
a) 10
b) 20
c) 30
d) 40
e) 50
-19
10 - A carga elétrica de um elétron vale 1,6 . 10 C. A
17
passagem, pelo filamento de uma lâmpada, de 1,25. 10
elétrons/s equivale a uma corrente elétrica, em mA, igual a:
-2
a) 1,3. 10
-1
c) 2,0. 10
2
e) 2,0. 10
-2
b) 1,8. 10
d) 2,0. 10.
Obs1: O sentido convencional da corrente elétrica é
contrário ao do movimento dos elétrons.
Obs2: A corrente contínua (CC) mantém o seu sentido com
o tempo e a corrente alternada (CA), alterna o seu sentido
periodicamente.
Obs3: A velocidade dos elétrons num fio metálico é
relativamente baixa, ocorrendo um movimento
simultâneo entre eles ao longo de todo o fio. Isto explica o
fato de uma distante lâmpada incandescente acender no
momento em que o interruptor é ligado.
Relação entre as correntes elétricas em um nó
Nó é o ponto de um circuito elétrico em que mais de dois
fios condutores estão interligados (ponto P da figura
abaixo).
Em
qualquer
intervalo de tempo, a
quantidade
de
elétrons que chega
ao nó é igual à que
sai dele. Então, a
soma das intensidades das correntes elétricas que chegam
ao nó também é igual à soma das que dele saem:
i1 + i2 = i3 + i4
LEITURA COMPLEMENTAR
6 - EFEITO DA CORRENTE ELÉTRICA:
6.1 - Efeito térmico ou efeito Joule.
Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser
atravessado por uma corrente elétrica. Esse efeito é a base
de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros
elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas térmicas etc.
6.2 - Efeito luminoso.
Em determinadas condições, a passagem da
corrente elétrica através de um gás rarefeito
faz com que ele emita luz. As lâmpadas
fluorescentes e os anúncios luminosos. São
aplicações desse efeito. Neles há a
transformação direta de energia elétrica em
energia luminosa.
6.3 - Efeito magnético.
Um condutor percorrido por uma
corrente elétrica cria, na região
próxima a ele, um campo
magnético. Este é um dos efeitos
mais importantes, constituindo a
base do funcionamento dos
motores, transformadores, relés
etc.
6.4 - Efeito químico.
Uma solução eletrolítica sofre decomposição, quando é
atravessada
por
uma
corrente elétrica. É a
eletrólise. Esse efeito é
utilizado, por exemplo, no
revestimento de metais:
cromagem, niquelação etc.
CHOQUE ELÉTRICO
O choque elétrico é causado por uma corrente elétrica que
passa através do corpo humano ou de um animal qualquer.
O pior choque é aquele que se origina quando uma
corrente elétrica entra pela mão da pessoa e sai pela outra.
Nesse caso, atravessando o
tórax, ela tem grande chance
de afetar o coração e a
respiração. Se fizerem parte
do circuito elétrico o dedo
polegar e o dedo indicador de
uma mão, ou uma mão e um
pé, o risco é menor.
O valor mínimo de corrente
que uma pessoa pode
perceber é 1 mA. Com uma corrente de 10 mA, a pessoa
perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir as mãos
para se livrar do contato. O valor mortal está compreendido
entre 10 mA e 3A
Normalmente, a resistência elétrica de nossa pele é grande
e limita o estabelecimento de uma corrente elétrica caso a
tensão aplicada não seja muito grande. Com a pele seca,
por exemplo, não tomamos nenhum choque se submetidos
à tensão de 12 V, mas se a pele estiver úmida a resistência
elétrica cai muito e podemos levar um choque
considerável. Uma forma de se evitar os choques elétricos é
fazer a ligação dos aparelhos à terra.
É a voltagem ou a corrente que fará mal?
Muitas vezes você vê uma placa dizendo: "Perigo – alta
voltagem"; mas alta voltagem, ou alto potencial, não lhe
causará mal. Alta voltagem pode dar lugar a uma intensa
corrente, e esta é que produz o dano. Um pombo,
pousando num fio de alta voltagem, não é afetado por esta,
porque nenhuma corrente passa através do seu corpo. Se
ele tocar dois fios ao mesmo tempo, a corrente o queimará.