Eletrodinâmica

ELETRICIDADE
Aula 3 - Eletrodinâmica
Prof. Marcio Kimpara
Universidade Federal de
Mato Grosso do Sul
Eletrodinâmica
Na eletrodinâmica, estudaremos o movimento
das cargas elétricas em de forma ordenada.
Corrente Elétrica
Prof. Marcio Kimpara
2
Eletrodinâmica
Contudo, não se pode dizer que todo movimento de cargas
elétricas seja uma corrente elétrica. Lembremos que num fio
metálico, por exemplo, existe movimento de cargas elétricas.
Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à
agitação térmica. No entanto, o movimento é caótico.
Prof. Marcio Kimpara
3
Corrente Elétrica
Então, afinal o que é corrente elétrica?
Corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas
carregadas de forma ordenada.
Como ordenar
o movimento
dos elétrons?
Porém para “existir” corrente elétrica entre dois pontos deve-se haver
uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos
Prof. Marcio Kimpara
4
Tensão ou d.d.p
Para entendermos a d.d.p, relembremos o seguinte: todo corpo que
está eletrizado é porque recebeu ou cedeu elétrons. Como a carga
de um elétron é representada por (-) o corpo que recebeu elétrons
fica carregado negativamente, ficando o corpo que cedeu elétrons
carregado positivamente, pois o mesmo tem falta de elétrons.
Portanto esse desequilíbrio de cargas entre dois corpos revela
que ambos têm um potencial elétrico diferente, ou seja, existe
uma diferença de potencial entre eles.
Prof. Marcio Kimpara
5
Fontes de tensão
Então consideremos um dispositivo capaz de
manter uma diferença de potencial entre dois
corpos.
Esses “dispositivos” são denominados
geradores (fontes). Ex: pilhas, baterias
de
ddp =(VA – VB)
VA
+
Prof. Marcio Kimpara
VB
6
Corrente Elétrica
-
+
Prof. Marcio Kimpara
7
Corrente Elétrica
Entretanto, existem duas condições fundamentais para
a circulação de corrente elétrica:
1) Uma diferença de potencial (d.d.p), ou seja, uma tensão que
force os elétrons a se movimentarem;
2) Um caminho para os elétrons circularem, ou seja, um fio
condutor. É importante lembrar que esse fio deve ter uma seção
circular ou “bitola” compatível com a intensidade de corrente que
ele irá transportar.
Prof. Marcio Kimpara
8
Materiais elétricos
O que determina se um material é condutor ou isolante
é justamente a existência dos elétrons livres.
O que caracteriza o material bom condutor é o fato de
os elétrons de valência (por exemplo, o cobre possui
um elétron na última camada) estarem fracamente
ligados ao átomo.
Obviamente,
os
materiais
isolantes
devem
corresponder aos materiais que apresentam os elétrons
de valência rigidamente ligados aos seus átomos
Prof. Marcio Kimpara
9
Corrente Elétrica
A corrente elétrica é o movimento ordenado dos
elétrons livres, ou seja, é o deslocamento de partículas
portadoras de carga elétrica dentro de um condutor,
quando existe uma diferença de potencial elétrico entre
as extremidades.
Prof. Marcio Kimpara
10
Unidade SI
Corrente elétrica
Unidade de medida: Ampère (A)
Tensão elétrica
Unidade de medida: Volt (V)
Prof. Marcio Kimpara
11
Intensidade da corrente
Q
i
t
A intensidade de corrente elétrica ( i ), é dada pela quantidade de carga Δq
que passa durante um tempo (Δt) através de uma secção transversal de um
condutor.
Um ampère corresponde a passagem de 1 coulomb de cargas em
cada segundo
* Cada elétron tem carga igual a 1,6 10 19 C
Prof. Marcio Kimpara
12
Unidade SI
GA
Para descer um
degrau, caminhe com
a vírgula
3 casas à direita
MA
kA
A
23mA  _____ A
mA
A
nA
Prof. Marcio Kimpara
Para subir um
degrau, caminhe com
a vírgula
3 casas à esquerda
13
Sentido da corrente
Sentido real: Como os prótons estão presos no núcleo e somente os elétrons
estão livres para circular, significa que a corrente elétrica, que é formada por
elétrons, se dá do polo negativo para o polo positivo.
Sentido convencional: Quando a eletricidade foi descoberta achava-se que a
corrente ia do polo positivo para o negativo. Mesmo após a descoberta de que
era o elétron é que se movimentava e portanto, o sentido era o inverso,
convencionou-se que era melhor
manter o sentido anterior pois já
se estava acostumado a
trabalhar desta forma. É
importante destacar que o
sentido da corrente adotado
não altera
em
nada
o
funcionamento do circuito.
Prof. Marcio Kimpara
14
Condições para a corrente
elétrica se estabelecer
FONTE TENSÃO
Exerce pressão e orienta o
movimento dos elétrons
CONDUTOR
Assegura a transmissão
da corrente elétrica.
CARGA
CONSUMIDORA
Utiliza a corrente elétrica
(transforma em trabalho:
luz, calor, ventilação, etc)
Prof. Marcio Kimpara
15
Tensão (e corrente) contínua
Corrente contínua CC (ou DC - do inglês direct
current) é o fluxo ordenado de cargas elétricas no
mesmo sentido. Além disso, o valor é constante.
Esse tipo de corrente é gerado por baterias,
pilhas, células solares e fontes de alimentação de
várias tecnologias.
Prof. Marcio Kimpara
16
Efeito fisiológico
• É o efeito da passagem da corrente elétrica em organismos
vivos provocando contrações musculares;
• Popular choque elétrico
• Pode afetar o coração, respiração, causar lesões e até
provocar reações químicas
• Qualquer corrente acima de 1mA provoca sensação de
formigamento leve
• Entre 10 a 25mA fará com que o organismo perca o controle
muscular, dificuldade em respirar
• 25 a 50 mA leva à paralisia respiratória
• Próximo de 100 mA o coração bate
descompassado (fibrilação)
• Entre 100 mA e 200 mA o risco de morte é iminente
Efeito Magnético
• Observado por Oersted
• Manifesta-se pelo surgimento de um campo magnético,
na região ao redor de um condutor percorrido por
corrente elétrica.
• Efeito
responsável
pelo
funcionamento
de
transformadores e motores elétricos;
Efeito luminoso
• Em certas condições, a passagem de
corrente elétrica, através de um gás
rarefeito, provoca emissão de luz
As lâmpadas fluorescentes
aplicações desse efeito
são
Efeito químico
• Eletrólise - é o processo de obtenção de uma
reação de óxido-redução por meio de uma
corrente elétrica.
• Reação não espontânea provocada pelo
fornecimento de energia elétrica.
A eletrólise possui muitas aplicações na indústria química,
na produção de metais, como sódio
Efeito térmico (Joule)
• Se manifesta toda vez que um condutor é
atravessado por uma corrente elétrica. Parte da
energia elétrica se transforma em energia
térmica, aumentando a temperatura desse
condutor;
Esse efeito é a base de funcionamento
de aquecedores, fornos elétricos,
chuveiros, secadores, fusíveis, etc
Circuito Elétrico
Circuito elétrico é um conjunto formado por um gerador elétrico, um
condutor em circuito fechado e um elemento (ou conjunto de elementos)
capaz de utilizar a energia produzida pelo gerador.
Um circuito consiste em um número qualquer de elementos
unidos por seus terminais, estabelecendo pelo menos um
caminho fechado atráves do qual a carga possa fluir.
Boylestad – Introdução à análise de circuitos
Prof. Marcio Kimpara
22
Resistor
Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em
eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia
elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com
a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito.
Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer
uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de
seu material.
Prof. Marcio Kimpara
23
Resistência
Dependente:
(a) do material de que é feito
(b) de sua geometria: R = ρ. L/A
onde ρ é a 'resistividade do material', L é o comprimento do fio e A a área de
sua seção transversal,
(c) e da sua temperatura (pois afeta o estado de vibração de suas partículas)
Não depende:
(a) independente da d.d.p. aplicada
(b) independente da intensidade de corrente circulante.
Prof. Marcio Kimpara
24
Resistor
LEI DE OHM
O físico e matemático alemão chamado George Simon Ohm
verificou que quando aplicava uma tensão entre os terminais
do resistor, a relação entre a tensão elétrica aplicada e a
intensidade de corrente elétrica que o percorria, era
constante quando a temperatura era mantida constante.
Esta relação foi chamada de resistência elétrica do
resistor.
Prof. Marcio Kimpara
25
Resistência
Define-se resistência como sendo a capacidade de um fio
condutor ser opor a passagem de corrente elétrica através
de sua estrutura. Verifica-se experimentalmente que a
resistência elétrica de um resistor depende do material que
o constitui e de suas dimensões.
A resistência elétrica não depende nem da tensão, nem da
corrente elétrica, mas sim da temperatura e do material
condutor.
Prof. Marcio Kimpara
26
Resistor
LEI DE OHM
V  R.i
É importante destacar que essa lei nem sempre é válida, ou seja, ela
não se aplica a todos os resistores, pois depende do material que
constitui o resistor. Quando ela é obedecida, o resistor é dito resistor
ôhmico ou linear.
Prof. Marcio Kimpara
27
Simbologia
A unidade da resistência
é o Ohm (Ω)
Prof. Marcio Kimpara
28
Exemplo
Determine o valor da corrente do circuito em mA.
25 Ω
i
10V
Prof. Marcio Kimpara
29
Para memorizar...
Prof. Marcio Kimpara
30