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1
Corrente Elétrica
Professora: Elza Aparecida Carmo Sato
-
--
-
E
2
Corrente Elétrica - Conceito
Num condutor, alguns elétrons estão presos ao
núcleo enquanto os chamados elétrons livres podem
passar de um átomo para outro devido à própria
energia térmica (calor).
3
Corrente Elétrica - Conceito
Se conseguirmos estabelecer um DDP (campo elétrico), o
movimento dos elétrons livres no condutor vai se orientar,
estabelecendo um fluxo ordenado de cargas ao qual
chamamos de Corrente Elétrica.
-
--
-
E
4
Corrente Iônica
Numa solução de NaCl as cargas positivas (Na+
) também podem
se mover e, neste caso, a corrente total é a soma da corrente de
cargas positivas e negativas (Cl-
).
E
-
-
-
+
+
+
5
Corrente Convencional
Apesar de sabermos que num condutor o que se move são
elétrons, normalmente vamos representar a Corrente
Convencional que equivale a um movimento de prótons no
sentido contrário ao dos elétrons.
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
Corrente
ConvencionalequivalenteCorrente Real
E E
6
Intensidade da Corrente
A intensidade (valor) da corrente é definida
como a razão entre a quantidade de cargas que
atravessa a sessão reta(S) de um condutor
dentro de um intervalo de tempo.
t
Q
i
∆
∆
=
E
+
+
+
+
+
+ +
S
7
Unidade de Corrente Elétrica
Aampère
segundo
coulomb
t
Q
i ===
∆
∆
=
8
Corrente Contínua e Alternada
Nos casos que vimos até agora o campo elétrico não varia com o
tempo gerando o que chamamos de corrente contínua. É o caso das
correntes fornecidas por baterias e pilhas. Mas o campo elétrico
pode variar de valor e sentido no tempo e neste caso teremos uma
corrente alternada como nas tomadas de sua casa.
0 t1 t2
t3 t4
i
t
9
Resistência Elétrica
Quando as cargas se movem estabelecendo a corrente
elas encontram uma certa dificuldade, pois (no caso de
um metal, por exemplo) os elétrons chocam-se
(interagem) contra os núcleos e entre si.
Elétrons
Núcleos
10
A esta dificuldade de passagem da corrente
chamamos de RESISTÊNCIA ELÉTRICA, definida
pela razão entre a Voltagem aplicada e a
Corrente estabelecida.
Resistência Elétrica
i
R
V AB
=
11
Unidade de Resistência
Ω==== ohm
ampère
volt
i
R
V AB
12
O símbolo de resistência é mostrado abaixo:
Representação de Resistência
Os trechos que apresentam resistência desprezível são
representados por linhas contínuas.
Note que desenhamos a corrente convencional.
R
i
A
CB
D
Juntando o símbolo
de gerador podemos
montar um circuito
simples R
13
Queda de Tensão
Sempre que houver uma resistência em um circuito, sobre
ela haverá uma
QUEDA DE TENSÃO.
RiV BC =
Observe que a mesma corrente circula em todos os pontos do
circuito, inclusive dentro do gerador.
i
A
CB
D
“Você ri!”“Você ri!”
14
Resistência Elétrica
Fatores que influenciam na resistência de um fio condutor:
Comprimento - L LRα
Área da Seção Reta (grossura) - A
A
R
1
α
Material - ρ Resistividade à Temperatura
Ambiente
Material ρ(ohm – metro)
Alumínio 2,6 x 10-8
Cobre 1,7 x 10-8
Níquel-cromo 100x 10-8
Chumbo 22 x 10-8
Ferro 10 x 10-8
Mercúrio 94 x 10-8
Prata 1,5 x 10-8
Tungstênio 5,5 x 10-8
Isolantes
ρ Alto
Condutores
ρ Baixo
A
L
A
L
R ρ=
15
Trata-se de um resistor cujo valor da resistência é
VARIÁVEL.
Costuma aparecer em alguns circuitos.
Os símbolos estão ilustrados abaixo:
Reostato ou Potenciômetro
-+
A
B
C
i
i
i
16
Alguns materiais têm a resistência variável dependendo da
voltagem aplicada.
Outros mantêm resistência constante independente da voltagem
aplicada.
Para materiais cuja resistência não depende da voltagem
(R=constante) a corrente estabelecida é diretamente proporcional
à tensão.
Lei de Ohm
RiV AB =
VAB
i
VAB
i
17
A expressão VAB = Ri é válida para qualquer caso, ainda
que a resistência (resistividade) varie com a voltagem.
O valor da resistência pode ser tirado do gráfico
VAB x i
Lei de Ohm
i
V
R
∆
∆
=
VAB
i
20
15
10
5,0
0,20 0,800,40 0,60
M
N
(V)
(A)
∆V
∆i
18
Potência Elétrica
A energia elétrica pode se transformar em outras formas
de energia. Por exemplo, em um motor ela é transformada
em energia mecânica e numa lâmpada em luz (energia) e
calor. Quando a corrente elétrica atravessa um elemento
em um circuito ela entrega energia a este elemento.
+ _
As cargas
perdem energia
ao passarem de
A para B (queda
de potencial).
A B
19
A POTÊNCIA de um aparelho qualquer é definida como a
taxa de consumo de ENERGIA em relação ao tempo.
Potência Elétrica
tTEMPO
ENERGIA
P
T AB
==
Como q
q VTETV ABAB
AB
AB
=⇒= =
Daí q
t
P
V AB
= Mas i
t
q
=
Finalmente iP V AB=
20
Unidade de Potência
WATT
segundo
Joules
tempo
energia
P ===
21
Para calcular a ENERGIA consumida ou gerada
devemos multiplicar a POTÊNCIA pelo TEMPO.
Unidade de Potência
)(JoulesPtENERGIA =
Outra unidade de ENERGIA comum é a usada
pela CEMIG: kWh=kilowatt-hora.
JoulessWhWkWh 101010
633
6,3360011 ===
22
Efeito Joule
O choque dos elétrons da corrente com os átomos
provoca um aumento na sua vibração e,
consequentemente, na sua temperatura: um aquecimento.
TODO CORPO PERCORRIDO POR UMA CORRENTE
ESQUENTA!
23
Este aquecimento é chamado EFEITO JOULE. Um chuveiro
ou um ferro elétrico são feitos para esquentar, mas
qualquer RESISTÊNCIA esquenta ao ser percorrida por
uma corrente elétrica.
Efeito Joule
i
24
No caso de uma resistência podemos calcular a
Potência dissipada em calor (EFEITO JOULE) da
seguinte forma:
Efeito Joule
RimasiP VV ABAB == ,,
Então:
iRP 2
=
25
Às vezes é útil usar:
Efeito Joule
R
imasiP
V
V
AB
AB == ,,
Então:
R
P
V
2
=
26
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Beatriz Alvarenga e Antônio Máximo, Curso de
Física, volume 3.

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Corrente elétrica Fisica

  • 1. 1 Corrente Elétrica Professora: Elza Aparecida Carmo Sato - -- - E
  • 2. 2 Corrente Elétrica - Conceito Num condutor, alguns elétrons estão presos ao núcleo enquanto os chamados elétrons livres podem passar de um átomo para outro devido à própria energia térmica (calor).
  • 3. 3 Corrente Elétrica - Conceito Se conseguirmos estabelecer um DDP (campo elétrico), o movimento dos elétrons livres no condutor vai se orientar, estabelecendo um fluxo ordenado de cargas ao qual chamamos de Corrente Elétrica. - -- - E
  • 4. 4 Corrente Iônica Numa solução de NaCl as cargas positivas (Na+ ) também podem se mover e, neste caso, a corrente total é a soma da corrente de cargas positivas e negativas (Cl- ). E - - - + + +
  • 5. 5 Corrente Convencional Apesar de sabermos que num condutor o que se move são elétrons, normalmente vamos representar a Corrente Convencional que equivale a um movimento de prótons no sentido contrário ao dos elétrons. - - - - - + + + + + Corrente ConvencionalequivalenteCorrente Real E E
  • 6. 6 Intensidade da Corrente A intensidade (valor) da corrente é definida como a razão entre a quantidade de cargas que atravessa a sessão reta(S) de um condutor dentro de um intervalo de tempo. t Q i ∆ ∆ = E + + + + + + + S
  • 7. 7 Unidade de Corrente Elétrica Aampère segundo coulomb t Q i === ∆ ∆ =
  • 8. 8 Corrente Contínua e Alternada Nos casos que vimos até agora o campo elétrico não varia com o tempo gerando o que chamamos de corrente contínua. É o caso das correntes fornecidas por baterias e pilhas. Mas o campo elétrico pode variar de valor e sentido no tempo e neste caso teremos uma corrente alternada como nas tomadas de sua casa. 0 t1 t2 t3 t4 i t
  • 9. 9 Resistência Elétrica Quando as cargas se movem estabelecendo a corrente elas encontram uma certa dificuldade, pois (no caso de um metal, por exemplo) os elétrons chocam-se (interagem) contra os núcleos e entre si. Elétrons Núcleos
  • 10. 10 A esta dificuldade de passagem da corrente chamamos de RESISTÊNCIA ELÉTRICA, definida pela razão entre a Voltagem aplicada e a Corrente estabelecida. Resistência Elétrica i R V AB =
  • 11. 11 Unidade de Resistência Ω==== ohm ampère volt i R V AB
  • 12. 12 O símbolo de resistência é mostrado abaixo: Representação de Resistência Os trechos que apresentam resistência desprezível são representados por linhas contínuas. Note que desenhamos a corrente convencional. R i A CB D Juntando o símbolo de gerador podemos montar um circuito simples R
  • 13. 13 Queda de Tensão Sempre que houver uma resistência em um circuito, sobre ela haverá uma QUEDA DE TENSÃO. RiV BC = Observe que a mesma corrente circula em todos os pontos do circuito, inclusive dentro do gerador. i A CB D “Você ri!”“Você ri!”
  • 14. 14 Resistência Elétrica Fatores que influenciam na resistência de um fio condutor: Comprimento - L LRα Área da Seção Reta (grossura) - A A R 1 α Material - ρ Resistividade à Temperatura Ambiente Material ρ(ohm – metro) Alumínio 2,6 x 10-8 Cobre 1,7 x 10-8 Níquel-cromo 100x 10-8 Chumbo 22 x 10-8 Ferro 10 x 10-8 Mercúrio 94 x 10-8 Prata 1,5 x 10-8 Tungstênio 5,5 x 10-8 Isolantes ρ Alto Condutores ρ Baixo A L A L R ρ=
  • 15. 15 Trata-se de um resistor cujo valor da resistência é VARIÁVEL. Costuma aparecer em alguns circuitos. Os símbolos estão ilustrados abaixo: Reostato ou Potenciômetro -+ A B C i i i
  • 16. 16 Alguns materiais têm a resistência variável dependendo da voltagem aplicada. Outros mantêm resistência constante independente da voltagem aplicada. Para materiais cuja resistência não depende da voltagem (R=constante) a corrente estabelecida é diretamente proporcional à tensão. Lei de Ohm RiV AB = VAB i VAB i
  • 17. 17 A expressão VAB = Ri é válida para qualquer caso, ainda que a resistência (resistividade) varie com a voltagem. O valor da resistência pode ser tirado do gráfico VAB x i Lei de Ohm i V R ∆ ∆ = VAB i 20 15 10 5,0 0,20 0,800,40 0,60 M N (V) (A) ∆V ∆i
  • 18. 18 Potência Elétrica A energia elétrica pode se transformar em outras formas de energia. Por exemplo, em um motor ela é transformada em energia mecânica e numa lâmpada em luz (energia) e calor. Quando a corrente elétrica atravessa um elemento em um circuito ela entrega energia a este elemento. + _ As cargas perdem energia ao passarem de A para B (queda de potencial). A B
  • 19. 19 A POTÊNCIA de um aparelho qualquer é definida como a taxa de consumo de ENERGIA em relação ao tempo. Potência Elétrica tTEMPO ENERGIA P T AB == Como q q VTETV ABAB AB AB =⇒= = Daí q t P V AB = Mas i t q = Finalmente iP V AB=
  • 21. 21 Para calcular a ENERGIA consumida ou gerada devemos multiplicar a POTÊNCIA pelo TEMPO. Unidade de Potência )(JoulesPtENERGIA = Outra unidade de ENERGIA comum é a usada pela CEMIG: kWh=kilowatt-hora. JoulessWhWkWh 101010 633 6,3360011 ===
  • 22. 22 Efeito Joule O choque dos elétrons da corrente com os átomos provoca um aumento na sua vibração e, consequentemente, na sua temperatura: um aquecimento. TODO CORPO PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ESQUENTA!
  • 23. 23 Este aquecimento é chamado EFEITO JOULE. Um chuveiro ou um ferro elétrico são feitos para esquentar, mas qualquer RESISTÊNCIA esquenta ao ser percorrida por uma corrente elétrica. Efeito Joule i
  • 24. 24 No caso de uma resistência podemos calcular a Potência dissipada em calor (EFEITO JOULE) da seguinte forma: Efeito Joule RimasiP VV ABAB == ,, Então: iRP 2 =
  • 25. 25 Às vezes é útil usar: Efeito Joule R imasiP V V AB AB == ,, Então: R P V 2 =
  • 26. 26 BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA Beatriz Alvarenga e Antônio Máximo, Curso de Física, volume 3.