Corrente Elétrica

SUMARIO

Corrente Elétrica

1.1 Definição....................................................................................................3

1.2 Causa da Corrente Elétrica........................................................................3

1.3 Intensidade................................................................................................3

1.4 Sentido da Corrente...................................................................................4

1.5 Efeitos da Corrente Elétrica.......................................................................4

1.6 Geradores..................................................................................................4

1.7 Tipos de Corrente Elétrica.........................................................................5

1.8 As Propriedades dos Metais......................................................................5

Lei de Ohm..........................................................................................................6

2.1 Interpretação da Resistência Elétrica........................................................7

2.2 Segunda Lei de Ohm.................................................................................7

2.3 Variação da Resistividade com a Temperatura.........................................7

Resistência..........................................................................................................7

3.1 Resistores..................................................................................................9

3.2 Variação da Resistividade com a Temperatura.........................................9

Referencia..........................................................................................................11

Corrente Elétrica

1.1 Definição:

A corrente elétrica consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas).

Condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons, ele é dito isolante, por exemplo, madeira.

Há dois tipos de corrente elétrica: corrente contínua - gerada por pilhas e baterias e corrente alternada - gerada por usinas que transformam qualquer tipo de energia em elétrica, a qual chega até nossas casas. A corrente elétrica que circula através dos resistores, pode transformar energia elétrica em energia térmica, sob efeito joule.

1.2 Causa da corrente elétrica:

Para que esse movimento especial surja, é necessária a ação de um agente externo, a quem chamaremos de gerador. Para que seja possível esse movimento adicional, o gerador precisa fornecer energia aos portadores de carga. A razão entre a energia cedida a um portador de carga (ΔE) e a quantidade de carga do mesmo (Δq) é chamada de diferença de potencial (também chamada de d.d.p, tensão ou voltagem). Sua unidade, no Sistema Internacional, é o Volt, cujo símbolo é o V.

1.3 Intensidade:

Denominamos de intensidade média de corrente elétrica (i) a razão entre a quantidade de carga que flui por um dado material e o tempo considerado. Assim:

im=Δq Δt

Daí, tiramos que a quantidade de carga que atravessa uma seção do material

pode ser calculada por:

Δq= im.Δt

O que pode ser feito calculando a área do gráfico corrente x tempo:

A unidade da intensidade de corrente elétrica, no Sistema Internacional, é o ampère, cujo símbolo é A. Note que:

1A=1C/1s

1.4 Sentido da Corrente:

O sentido da corrente elétrica pode ser chamado: sentido convencional da corrente ou sentido real da corrente, podendo assim ser definido de duas formas. O sentido convencional da corrente coincide com o sentido de movimentação das cargas elétricas positivas, que é contrário ao movimento dos elétrons.

Em resumo, o sentido convencional da corrente elétrica acontece do polo positivo da fonte de energia para o polo negativo, enquanto que o sentido real da corrente elétrica acontece do polo negativo para o polo positivo da fonte de energia.

1.5 Efeitos da Corrente Elétrica:

- Efeito térmico (ou efeito Joule): transformação de energia elétrica em calor. Materiais se aquecem quando percorridos por uma corrente elétrica. Esse aquecimento pode ser explicado, de forma pouco detalhada, pela interação dos portadores de carga em movimento e os átomos que compõem o material;

- Efeito luminoso: objetos aquecidos pela passagem de corrente elétrica, dependendo de sua temperatura, podem emitir radiação luminosa;

- Efeito fisiológico: choque elétrico;

- Efeito magnético: criação de um campo magnético em torno do condutor;

- Efeito químico: reações químicas que ocorrem mediante passagem de corrente elétrica em meios eletrolíticos.

1.6 Geradores:

Os geradores são elementos responsáveis por criar a d.d.p que gera a corrente, bem como ceder energia aos portadores de carga, à custa da perda de sua própria energia interna, que pode ser de origem química, magnética etc. Em nossas residências, são as pilhas, baterias e tomadas. Chamamos de bateria ideal uma bateria imaginária, que não apresentaria efeito Joule, ou seja, que não transforma energia elétrica em calor. Seu símbolo será o seguinte:

O Gerador possui dois terminais ou polos, um positivo, de maior potencial, e um negativo, de menor potencial. Dentro do gerador, os elétrons, portadores de carga em condutores metálicos, se movem do polo positivo para o negativo.

Quando um condutor é conectado em um gerador, seus portadores de carga positiva tendem a se mover do polo positivo ao negativo. Já os portadores de carga negativa, como os elétrons (responsáveis pela condução em metais), têm movimento do polo negativo para o positivo. Convencionou-se que, em termos de representação, o sentido da corrente elétrica seria do polo positivo para o negativo. Desta forma, a representação da corrente elétrica que flui em um fio metálico conectado em uma bateria seria a seguinte:

1.7 Tipos de corrente elétrica:

- Corrente contínua: possui intensidade e sentido constantes, normalmente geradas por pilhas e baterias;

- Corrente alternada: possui intensidade e sentido oscilante, ou seja, os portadores de carga realizam movimentos de “vai-e-vem”. É a corrente produzida em usinas hidrelétricas, por exemplo, e que abastece nossas casas.

1.8 As propriedades dos metais:

Os metais são bons condutores de corrente elétrica, mas alguns são melhores condutores que outros. O metal mais utilizado em nossas instalações elétricas é o cobre, isto porque é um bom condutor e, também não é muito caro. Sabemos que a prata é melhor condutora que o cobre e, o chumbo é pior condutor que eles.

Nos metais temos vários elétrons livres. O movimento ordenado destes elétrons forma a corrente elétrica. Na prata os elétrons livres têm maior facilidade para se movimentarem do que no cobre e no chumbo.

A dificuldade que o chumbo apresenta à passagem da corrente elétrica é expressa por uma grandeza física chamada resistência elétrica.

Se aplicarmos uma diferença de potencial nas extremidades de fios constituídos destes metais, observariamos uma corrente elétrica maior na prata, seguida do cobre e, por último do chumbo que ofereceria maior dificuldade a passagem dos portadores de carga elétrica.

A resistência elétrica (R) de um condutor pode ser definida por:

Onde U é a diferença de potencial nas extremidades do condutor e i é a intensidade da corrente elétrica.

A unidade de resistência elétrica no SI é o ohm (Ω).

Lei de Ohm:

A Lei de Ohm, assim designada em homenagem ao seu formulador, o físico alemão Georg Simon Ohm (1787-1854), afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa constante é denominada de resistência elétrica.

Primeira Lei de Ohm:

Quando essa lei é verdadeira num determinado condutor mantido à temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela fórmula:

ou

onde:

é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou ddp) medida em volt (V);

é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A) e

é a resistência elétrica medida em ohm (Ω).

Essa expressão não depende da natureza de tal condutor: ela é válida para todos os condutores. Para um dispositivo condutor que obedeça à lei de Ohm, a diferença de potencial aplicada é proporcional à corrente elétrica, isto é, a resistência é independente da diferença de potencial e da corrente. Um dispositivo muito utilizado em aparelhos eletrônicos, como rádios, televisores e amplificadores, que obedece à essa lei é o resistor, cuja função é controlar a intensidade de corrente elétrica que passa pelo aparelho.

Entretanto, para alguns materiais, por exemplo, os semicondutores, a resistência elétrica não é constante, mesmo que a temperatura seja ela depende da diferença de potencial . Estes são denominados condutores não ôhmicos. Um exemplo de componente eletrônico que não obedece à lei de Ohm é o diodo.

2.1 Interpretação da Resistência Elétrica:

A resistência elétrica pode ser entendida como a dificuldade de se estabelecer uma corrente elétrica num determinado condutor. Por exemplo, um fio de nicromo precisa ser submetido à uma diferença de potencial de 300V para que seja estabelecida uma corrente de 1A, enquanto um fio de tungstênio precisa ser submetido à apenas 15V para que nele se estabeleça a mesma corrente. Isto significa que a resistência elétrica do nicromo é maior do que a do tungstênio:

2.3 Segunda Lei de Ohm:

A segunda lei de Ohm diz que a resistência elétrica de um condutor homogêneo e de seção transversal constante é proporcional ao seu comprimento , inversamente proporcional à sua área transversal e depende da temperatura e do material de que é feito o condutor:

A grandeza chama-se resistividade elétrica e é característica do material e da temperatura. Sua unidade de medida é o ohm-metro ( m). Ela é inversamente proporcional condutividade elétrica .

Resistencia:

A resistência elétrica é a dificuldade que a corrente elétrica encontra quando passa por um condutor de eletricidade. Com a finalidade de medir essa “dificuldade”, definiu-se uma nova grandeza: a resistência do condutor.

A figura abaixo nos mostra como os resistores são representados em um circuito elétrico.

Os dispositivos que são usados em um circuito elétrico são denominados resistores. Os resistores são usados em um circuito para aumentar ou diminuir a intensidade da corrente elétrica que o percorre.

A aplicação mais comum dos resistores é converter energia elétrica em energia térmica. Isso ocorre porque os elétrons que se movem no resistor colidem com a rede cristalina que o forma, gerando calor. Esse fenômeno é denominado efeito joule em nosso dia-a-dia: em chuveiros elétricos, ferros de passar roupa, em fogões elétricos, etc. Observem que todos esses aparelhos “fornecem calor”.

A resistência elétrica (R) pode ser definida pelas seguintes equações:

ou

Nas equações acima temos:

U → é a diferença de potencial (ddp)

i → é a intensidade da corrente elétrica

R → é a resistência elétrica

No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida da resistência elétrica é ohm, cujo símbolo é (ômega). O nome dessa unidade é uma homenagem ao físico George Simon Ohm

3.1 Resistores:

Não dá pra falar em resistência elétrica sem citar o resistor. Trata-se de um componente usado na elétrica e na eletrônica, que tem por finalidade, por meio do efeito Joule, controlar a corrente elétrica, provocando queda de tensão.

Diferença entre resistência elétrica e resistor elétrico

Muitos dispositivos utilizam esta propriedade dos metais para transformar a energia elétrica em calor e fazem isto através do resistor. Veja abaixo como representamos o resistor graficamente:

É importante saber que a resistência elétrica é a propriedade que os materiais possuem para dificultar a passagem da corrente elétrica. Enquanto que o resistor é o dispositivo que utiliza esta propriedade a fim de transformar energia elétrica em energia térmica.

3.2 Variação da Resistividade com a Temperatura:

Nos metais, os elétrons da última camada eletrônica estão fracamente ligados a átomos individuais, podendo mover-se livremente. Quando a temperatura aumenta, a amplitude do movimento dos íons da rede cristalina também aumenta, o que dificulta a locomoção dos elétrons livres. Em outras palavras, isto quer dizer que a resistividade aumenta com a temperatura. Para uma ampla gama de substâncias, esse aumento é linear, dentro de uma larga faixa de temperaturas. Isto pode ser descrito pela seguinte equação:

onde:

é a resistividade à temperatura ,

é a resistividade à temperatura e

é o coeficiente de temperatura da resistividade e é positivo para os metais.

Nos semicondutores a resistividade diminui com o aumento da temperatura. Isto acontece, porque as flutuações térmicas a altas temperaturas provocam a promoção de elétrons ligados a transportadores de carga livres.

A resistividade de alguns condutores desaparece bruscamente abaixo de uma temperatura crítica, quando estes são resfriados, podendo manter uma corrente por muito tempo sem necessidade do uso de baterias. Esse fenômeno é chamado de supercondutividade e foi divulgado pela primeira vez em 1911 pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes.

Referências:

José Carlos Fernandes dos Santos. Corrente Elétrica 1. Disponível em: http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/corrente-eletrica-i.html Acesso em: 11 de mai. 2014.

HALLIDAY, DAVID; RESNICK, ROBERT. Fundamentos de Física. 8ª Ed. São Paulo: LTC.