considere um condutor metálico em equilíbrio eletrostático...

Considere um condutor metálico em equilíbrio eletrostático como o da figura abaixo:

(A) O movimento dos elétrons livres é desordenado.

(B) O número de elétrons livres que atravessam a seção transversal do condutor,

num certo intervalo de tempo, é igual nos dois sentidos.

Denomina-se corrente elétrica o movimento ordenado de partículas portadoras de

carga elétrica no interior de um condutor elétrico.

Condutor elétrico é todo meio que permita a movimentação de cargas. Existem

condutores metálicos, não metálicos e líquidos (soluções eletrolíticas de baterias ),

e não metálicos e gasosos (plasma ionizado no interior das lâmpadas

fluorescentes).

Para que exista a corrente elétrica, no entanto, é necessária a presença de uma

diferença de potencial (ddp) ou tensão.

O gerador mantém uma ddp

entre os polos A e B. A bateria

utilizada nos veículos é um

exemplo de gerador elétrico.

Quem estabelece essa diferença de potencial é o gerador de eletricidade, por

exemplo, uma pilha ou bateria.

Tanto torneiras quanto os

eletrodomésticos funcionam graças a uma

diferença de potencial.

Admita que pela secção transversal de um fio condutor passe um certo número de

cargas elementares.

Seja ∆Q a quantidade de carga que passa pelo condutor, podemos definir:

∆𝑄 = 𝑛. 𝑒Onde:

• ∆Q é a quantidade de carga elétrica (C)

• n é o número de elétrons

• e é a carga elementar do elétron (e = 1,6.10-19 C)

Assim, a quantidade de carga elétrica que passa num condutor, durante um

intervalo de tempo ∆t é chamada de intensidade média da corrente elétrica.

Onde:

• i é a intensidade da corrente elétrica (A)

• ∆Q é a quantidade de carga elétrica (C)

• ∆t é o intervalo de tempo (s)

𝑖 =∆𝑄

∆𝑡

Considerando a corrente contínua e,

portanto, constante em sentido e

intensidade com o tempo, teremos:

A unidade de medida da corrente elétrica é o ampère (A), em homenagem ao físico

francês André-Marie Ampère.

Em nosso curso, vamos utilizar com frequência os submúltiplos, que são:

O sentido convencional da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico

no interior do condutor.

Observe que o sentido convencional (deslocamento

de cargas positivas) é contrário ao sentido real

(deslocamento de cargas negativas) da corrente

elétrica.

Sempre que falamos em sentido da corrente, estamos nos referindo ao sentido

convencional e não ao sentido real.

sentido real:

deslocamento de cargas negativas

(elétrons)

Sentido convencional:

deslocamento de cargas positivas

(prótons)

O sentido convencional da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico

no interior do condutor.

Denominamos circuito elétrico ao conjunto de aparelhos com os quais se pretende

estabelecer uma corrente elétrica

Chave Ch, utilizada para fechar

ou abrir um circuito elétrico.

Para medir a corrente elétrica, utilizaremos um aparelho denominado Amperímetro.

Medida da corrente elétrica com amperímetros:

(A) Circuito que oferece apenas um caminho para a corrente elétrica.

(B) Circuito onde a corrente elétrica se ramifica.

Para medir a corrente elétrica, utilizaremos um aparelho denominado Amperímetro.

No caso (B) a soma das intensidades de

corrente elétrica que chegam é igual à

soma das intensidades de corrente elétrica

que saem.

𝑖 = 𝑖1 + 𝑖2

R.38 Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua e

constante. Sabe-se que uma carga elétrica de 32 C atravessa uma seção

transversal do fio em 4,0 s. Sendo e= 1,6.10-19C a carga elétrica elementar,

determine:

a) a intensidade de corrente elétrica;

b) o número de elétrons que atravessa uma seção do condutor no intervalo de

tempo indicado.

R.39 É possível medir a passagem de 5,0.10² elétrons por segundo através de

uma seção de um condutor com certo aparelho sensível. Sendo a carga

elementar e= 1,6.10-19C, calcule a intensidade de corrente elétrica

correspondente ao movimento.

R.41 O gráfico representa a intensidade de corrente que percorre um condutor

em função do tempo.

Determine a carga elétrica que atravessa uma seção transversal do condutor

entre os instantes:

a) 0 e 2 s

b) 2 s e 4 s

Exercícios:

Página 126: P.92 - P.93 - P.95 - P.96

Efeito Joule. Quando se estabelece uma corrente elétrica através de um condutor

sólido (metálico), há a transformação de energia elétrica em energia térmica. Esse

efeito é denominado de efeito Joule e ocorre, por exemplo, nos ferros e chuveiros

elétricos.

Efeito químico. Esse efeito resulta de um

fenômeno elétrico molecular, sendo objeto de

estudo da Eletroquímica. O aproveitamento do

efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas,

na eletrólise, como também na cromação e

niquelação de objetos.

Efeito fisiológico. Os impulsos nervosos no corpo humano são transmitidos por

estímulos elétricos. Dessa forma, a corrente elétrica no nosso organismo provoca

contrações musculares e, dependendo de sua intensidade, pode causar parada

cardíaca.

Porém, a tensão necessária para produzir

uma parada cardíaca é de dezenas de volts,

pois o corpo humano é um péssimo condutor

quando comparado aos metais, por exemplo.

Efeito luminoso. Esse efeito também resulta de um fenômeno elétrico

molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação

visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes.

Efeito magnético. Toda corrente elétrica gera ao

seu redor um campo magnético. Esse efeito é

inerente à corrente elétrica e a sua descoberta

consolidou a associação entre a eletricidade e o

magnetismo, dando origem ao eletromagnetismo.

P = U.i

A potência elétrica consumida por um aparelho elétrico é dada pela expressão:

Onde:

• P é a potência elétrica em watt (W)

• U é a ddp ou tensão elétrica em volts (V)

• i e a corrente elétrica em ampère (A)

O consumo de energia elétrica é dado usualmente na unidade quilowatt-hora, uma

vez que os aparelhos elétricos ficam ligados frações ou múltiplos desse período

(hora).

E= P.ΔtA relação entre o kwh e o joule é:

1kwh= 3,6.106 J

P = U.i

A potência elétrica consumida por um aparelho elétrico é dada pela expressão:

R.42 Um aparelho elétrico alimentado sob ddp de 120 V consome uma

potência de 60 W.

a) a intensidade de corrente elétrica que percorre o

aparelho;

b) a energia elétrica que ele consome em 8 h,

expressa em kWh.

R.43 Em um aparelho elétrico ligado corretamente lê-se a inscrição (480 W -

120 V). Sendo a carga elementar e = 1,6.10-19 C calcule o número de elétrons

que passarão por uma seção transversal do aparelho em 1 s.

Exercícios:

Página 131: P.97 - P.98

Sentido da corrente elétrica: nos condutores eletrolíticos (solução NaCl em água,

por exemplo), a corrente elétrica é constituída pelo movimento dos íons positivos

(cátions) e dos íons negativos (ânions).

Tipos de corrente elétrica: a corrente elétrica

pode ser:

contínua e constante: é a corrente de sentido e

intensidade constantes no decorrer do tempo.

alternada: é a corrente que muda

periodicamente de sentido e de intensidade.

Quanto à natureza, a corrente elétrica pode ser classificada em eletrônica e iônica.

Corrente eletrônica é aquela constituída pelo deslocamento dos elétrons livres.

Ocorre, principalmente, nos condutores metálicos.

Corrente iônica é aquela constituída pelo deslocamento dos íons positivos e

negativos, movendo-se simultaneamente em sentidos opostos. Ocorre nas

soluções eletrolíticas (soluções de ácidos, sais ou bases) e nos gases ionizados

(lâmpadas fluorescentes).

1. Um fio condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 200 mA

durante 1 hora. Qual foi a quantidade de carga elétrica que passou por uma

seção reta do condutor?

2. Quais são a intensidade e o sentido da corrente elétrica que percorre a

seção reta de um condutor, sabendo-se que, em 10 s, passam por ela, da es-

querda para a direita, 5.1020 elétrons livres? Dado: e = 1,6.10-19C.

3. Um condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 480 uA.

Determine o número de elétrons que passam por uma seção transversal do

condutor, no intervalo de 2 minutos, sabendo-se que a carga elementar vale

1,6 .10-19 C.

4. No vidro de uma lâmpada está gravado: 60 W - 120 V. Estando a lâmpada

conectada a uma corrente elétrica compatível com ela, determine:

a) a intensidade de corrente que percorre o filamento da lâmpada;

b) o consumo dessa lâmpada em 20 horas de uso, medido em kwh.

5. Qual dos dois dispositivos consome mais energia elétrica: uma lâmpada de

100 W acesa durante 10 horas ou um chuveiro elétrico de 3.000 W ligado

durante 10 minutos?

6. Uma dona de casa passa roupa durante meia hora, todos os dias, usando

um ferro elétrico que funciona na ddp de 110 V e dissipa potência de 660 W.

Assim, determine:

a) a intensidade de corrente que atravessa o aparelho;

b) o custo mensal (30 dias) de energia elétrica dispendido pelo aparelho, com

o kWh custando R$ 0,40 (desconsiderados os impostos).