1 até aqui a nossa discussão dos fenómenos eléctricos concentraram-se em cargas em repouso...

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Até aqui a nossa discussão dos fenómenos eléctricos concentraram-se em cargas em repouso

CORRENTE ELÉCTRICA

Consideraremos agora as situações que envolvem cargas eléctricas em movimento

Corrente eléctrica (ou corrente) é o fluxo da carga numa região do espaço

Neste caso Corrente eléctrica: o movimento ordenado de electrões.

Na maioria das situações comuns, o fluxo de carga ocorre num condutor, tal como um fio de cobre

Condição para que haja corrente eléctrica deve existir uma diferença de potencial (DDP) em volt(V)

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Aplicando-se uma diferença de potencial:

Criam-se pólos positivos e negativos nos extremos

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ddp =(VA – VB)

+

VB

VA

O pólo positivo é de maior potencial (VA)

O pólo negativo é de menor potencial (VB)

Fonte

4

+

Não há corrente eléctrica as cargas se movimentam em todas as direcções

5

+

E

ddp =(VA – VB)

I

Corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas

Convencionalmente definimos a corrente eléctrica como a direcção do fluxo de carga positiva

t

QI

média

Q é a quantidade de carga que atravessa a área A no intervalo de tempo t:

Corrente eléctrica instantânea

dt

dQ

t

QI

t

0

lim

sentido não convencional

Unidade no SI: ampère (A):1 A = 1 C/s

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Podemos ter dois ou mais tipos de partículas que se deslocam, com cargas de ambos os sinais

Um feixe de protões positivamente carregados num acelerador de partículas, a corrente está na direcção do movimento dos protões.

Nos gases e electrólitos, a corrente é o resultado do fluxo de partículas carregadas positiva e negativamente

++

GásLíquido Sólido

++

+

+

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+++

iões +

Iões -

Corrente elétrica iônica é o movimento ordenado de iões

CONDUTORES IÓNICOS

Portador de carga móvel

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Modelo estrutural relaciona a corrente macroscópica ao movimento das partículas carregadas

Volume do cilindro :V= Axe

volumede unidade

cargas de móveis portadores de nº

V

Nn

número de portadores no elemento de volume:

N=nV=nAxe

A carga móvel Q neste volume: Q= número de portadores carga por portador = Nq=(nAxe)q

Os portadores se deslocam ao longo do comprimento do condutor com uma velocidade média constante chamada de velocidade de migração (ou de deriva - drift) vd

Distância percorrida pelos portadores de carga num intervalo de tempo t xd = vdt

Supomos xd = xe Q = Nq = (nAxe)q = (nAvdt)q

Anqvt

QI d

relaciona uma corrente I macroscópica com

elementos microscópicos da corrente n, q, vd

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Uma representação esquemática do movimento em ziguezague de um portador de carga num condutor

As mudanças de sentido são devidas a colisões com átomos no condutor.

A resultante do movimento dos electrões está na direcção oposta à direcção do campo eléctrico

A DENSIDADE DE CORRENTE J NO CONDUTOR

dnqvA

IJ Unidades do SI: ampères por metro quadrado:

2m

A

- Quando não existe ddp através do condutor, os electrões do condutor realizam movimento aleatório similar àquele das moléculas de gás visto anteriormente na teoria cinética (Termodinâmica).

Esse movimento aleatório está relacionado à temperatura do condutor.

- Quando existe ddp o movimento dos electrões devido à força eléctrica é sobreposto ao seu movimento aleatório para fornecer uma velocidade média cujo módulo é a velocidade de migraçãp , vd

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Quando os electrões colidem com o átomo do metal durante o seu movimento, transferem energia para o átomo

causando um aumento da energia vibracional dos átomos aumento da temperatura

• A energia no instante em que a ddp é aplicada é a energia potencial eléctrica associada ao campo eléctrico e aos electrões.

• Esta energia é transformada em energia cinética pelo trabalho realizado pelo campo eléctrico sobre os electrões.

Na verdade este é um processo que envolve três etapas :

• Quando os electrões colidem com os átomos do metal uma parte da energia cinética é transferida para os átomos esse soma à energia interna do sistema

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Exemplo: Velocidade de Migração num Fio de Cobre