Apostila de Física 25 – Corrente Elétrica

Apostila de Física 25 – Corrente Elétrica
1.0 Definições
Gerador elétrico:
Mantém entre seus terminais (pólos) uma diferença de potencial elétrico.
Pólo positivo – Maior potencial.
Pólo negativo – Menor potencial.
Considere um condutor elétrico em equilíbrio eletrostático – Elétrons livres
estão em movimento desordenado.
Ligando-se esse condutor a um gerador elétrico, ele fica submetido ao campo
elétrico do gerador.
Os elétrons atuam em movimento ordenado – Corrente elétrica.
A parte da Eletricidade que estuda a corrente elétrica chama-se Eletrodinâmica.
2.0 Intensidade da Corrente Elétrica
Na ligação entre um condutor metálico e um gerador, os elétrons passam pela
seção transversal do condutor num intervalo de tempo.
A intensidade de corrente elétrica é a relação entre a carga do elétron e o
intervalo de tempo:
Corrente contínua constante:
Toda corrente de sentido e intensidade constante com o tempo.
A intensidade média da corrente elétrica em qualquer intervalo de tempo é
a mesma.
Corrente alternada – Muda periodicamente de intensidade e sentido.
Unidade da corrente elétrica – Ampère (A):
Miliampère (mA) = 10-3 A.
Microampère (μA) = 10-6 A.
A unidade Coulomb é definida pela unidade Ampère – 1 Coulomb é a
carga elétrica que atravessa, durante 1 segundo, a seção transversal de um
condutor pelo qual circula uma corrente elétrica de intensidade 1 Ampère.
3.0 Sentido da Corrente Elétrica
O sentido do movimento dos elétrons é oposto ao sentido do campo elétrico no
interior do condutor metálico.
Corrente convencional:
O sentido da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico no
interior do condutor.
É imaginada como sendo constituída de cargas positivas em movimento.
Sai do pólo positivo par ao pólo negativo – Tem sentido contrário ao
sentido real de movimento dos elétrons.
4.0 Circuito Elétrico
O conjunto de aparelhos com os quais se podem estabelecer uma corrente
elétrica.
Gerador – Parte interna do circuito.
Demais aparelhos – Parte externa do circuito.
Fechar circuito – Efetuar a ligação que permite a passagem da corrente elétrica.
Abrir circuito – Interrompera ligação que permite a passagem da corrente
elétrica.
As operações acima se efetuam por meio da chave Ch.
5.0 Efeitos da Corrente Elétrica
O efeito da corrente elétrica ao passar nos condutores depende da natureza do
condutor e da intensidade da corrente.
5.1 Efeito Fisiológico
Passagem de corrente elétrica em organismos vivos.
Age no sistema nervoso provocando contrações musculares – Choque elétrico.
Pior caso de choque:
A corrente elétrica entra por uma mão e sai por outra.
Atinge o tórax de ponta a ponta – Grande chance de atingir o coração e a
respiração.
Valor mínimo de intensidade de corrente elétrica que percebemos é 1 mA –
Sensação de cócegas ou formigamento.
10 mA – Perda de controle dos músculos, sendo difícil abrir a mão e livra-se do
contato.
Valor mortal está entre 10mA e 3A – Se atingir o coração, tem intensidade
suficiente para mudar seu ritmo. Se a intensidade for mais alta, pode paralisar o coração.
5.2 Efeito Térmico (Joule)
Choque de elétrons livres contra os átomos dos condutores.
Os átomos vibram mais intensamente ao receberem energia – Quanto maior a
vibração, maior será a temperatura do condutor.
O efeito é o aquecimento do condutor.
Usado em aquecedores.
5.3 Efeito Químico
São as determinadas reações químicas que ocorrem quando a corrente elétrica
atravessa soluções eletrolíticas.
Aplicação em recobrimento de metais.
5.4 Efeito Magnético
Se manifesta pela criação de um campo magnético na região em torno da
corrente.
É constatada pelo uso da bússola.
É mais abordado em eletromagnetismo.
6.0 Medida da Intensidade de Corrente Elétrica
Amperímetros medem a intensidade de uma corrente elétrica.
Possuem 2 terminais acessíveis e devem ser colocados no circuito de modo que
a corrente a ser medida possa atravessá-los.
Circuitos que oferecem 1 caminho para a corrente – A intensidade de corrente é
a mesma em todos os pontos.
Circuitos que oferecem mais de 1 caminho para a corrente:
Dividida em ramos.
Nós – Os pontos nos quais a corrente se divide.
Cada ramo produz uma intensidade ‘i1’ e ‘i2’.
Regra dos nós – Em um nó, a soma das intensidades de corrente que
chegam é igual à soma das intensidades de corrente que saem.
7.0 Energia e Potência da Corrente Elétrica
Considere 2 pontos ‘A’ e ‘B’ de um trecho em um circuito.
O movimento das cargas elétricas só será possível se for mantida a ddp entre os
pontos ‘A’ e ‘B’.
Trabalho das forças elétricas ao atravessar o trecho AB:
7.1 Primeiro Caso –
Se
, então
.
A energia elétrica da corrente diminui.
O movimento é espontâneo.
O trabalho é motor.
A potência elétrica consumida é:
A energia elétrica ‘EEL’ consumida no trecho AB é:
7.2 Segundo Caso –
Se
, então
.
A energia elétrica da corrente aumenta.
O movimento é forçado.
O trabalho é resistente.
É o caso do gerador elétrico.
A potência elétrica e a energia elétrica ‘EEL’ são fornecidas pelo gerador.
7.3 Unidades de Energia e Potência Elétrica
Geralmente grava-se nos aparelhos elétricos a potência elétrica que eles
consomem e a ddp a que devem ser ligados.
A potência é medida em quilowatts (kW – 10³W).
No Sistema Internacional de Unidades, a energia elétrica é medida é Joule:
Usualmente, a energia elétrica é medida em quilowatt-hora (kWh).