CORRENTE E RESISTÊNCIA

EXERCÍCIOS: 1E, 3E, 7E, 13P, 15P, 17E, 21E, 27E, 28E, 29E, 30P, 43P, 45P, 46E

Correntes elétricas:

Partículas carregadas em movimento. Todavia, nem todas as partículas carregadas que se movem produzem uma corrente elétrica. Para que exista uma corrente elétrica através de uma dada superfície é preciso que haja um fluxo líquido de cargas através da superfície.

Em situações de equilíbrio eletrostático, o campo elétrico é igual a zero em todos os pontos no interior de um condutor, portanto não existe nenhuma corrente.

Nos metais alguns elétrons podem se mover livremente com velocidade da ordem de 106 m/s. Entretanto, os elétrons não escapam do material condutor, porque eles são atraídos pelos íons positivos do material. O movimento dos elétrons é caótico; logo, não existe nenhum fluxo efetivo de cargas numa direção fixa, e portanto, não há corrente.

Partículas carregadas no interior do condutor colidem com íons grandes do material que permanecem quase-estático. O efeito resultante do campo elétrico E é tal que, além do movimento caótico das partículas, existe também um movimento muito lento (velocidade de arraste (va) = 10-4 m/s), de um grupo de partículas carregas na direção da força elétrica F = qE. O resultado é uma corrente no condutor.

Mas, se os elétrons se movem tão lentamente, por que a luz surge imediatamente quando acendemos uma lanterna?

Porque o campo elétrico que se forma no interior do fio com uma velocidade que se aproxima à da luz, e os elétrons começam a se mover ao longo do fio praticamente no mesmo tempo. O tempo que qualquer elétron leva individualmente para se mover do interruptor até a lâmpada não é realmente relevante.

A direção e o sentido do fluxo da corrente: o movimento das cargas através de um condutor pode ser interpretado com base no trabalho e na energia. O campo elétrico realiza trabalho sobre as cargas que se deslocam. A energia cinética resultante é transferida para o material do condutor por meio das colisões com íons que vibram em torno de suas posições de equilíbrio na rede cristalina do condutor. Essa energia transferida produz um aumento da energia de vibração média dos íons e, portanto, faz aumentar a temperatura do material. Logo, grande parte do trabalho realizado pelo campo elétrico é usada para aquecer o condutor, e não para acelerar os elétrons. Esse calor algumas vezes possui aplicação útil (torradeira elétrica).

Em diferentes materiais que conduzem uma corrente, as cargas das partículas que se movem podem ser positivas ou negativas.

METAIS: elétrons.

GÁS IONIZADO (PLASMA): elétrons e íons positivos (átomo que ganha ou perde elétron/cation) .

SEMICONDUTOR (Germânio ou Silício): a condução pode ocorrer pelo movimento de elétrons ou pelo movimento de vacância (buracos que são locais onde não existem elétrons e que funcionam como se fossem cargas positivas).

Corrente elétrica não é um vetor. Um único vetor não pode descrever a mesma grandeza ao longo de uma trajetória curva.

gundo)Coulomb/se1A (A); (Ampère Unidade

corrente) de (definição dtdq

tempode unidadeárea da através cargas das

fluxoi

- Corrente na lanterna ( 0,5 a 1 A)- Corrente motor de arranque automóvel (200 A).- Corrente num rádio ou televisão (10mA; 1µA).- Corrente circuitos de computadores ( 1nA ou 1pA)

Embora o sentido da corrente convencional não seja necessariamente o mesmo do sentido real do movimento das cargas, o sinal das cargas é irrelevante para a análise dos circuitos elétricos.

Densidade de corrente (J)

corrente) de densidade(vetor

)/(roAmpére/met Unidade

corrente) de (Densidade ||

)q(nAvdQ

rivaarraste/de de velocidadevtempodt

al. transversseção da )(m volumede unidadepor partículas de número

nAv :cilindro do Volume

22

a

a

3-

a

a

a

a

a

vnqJ

mA

vqnAiJ

AnqvdtdQi

Adtnqvdt

áreaAn

dt

Densidade (J) é um vetor, mas a corrente (i) não. A diferença é que densidade descreve como as cargas fluem em determinado ponto, e o sentido do vetor descreve o sentido do fluxo nesse ponto. A corrente descreve como as cargas fluem através de um objeto estendido.

RESISTIVIDADE E RESISTÊNCIA

A densidade de corrente (J) em um condutor depende do campo elétrico (E) e das propriedades do material. Porém, para alguns materiais, em uma dada temperatura, J é quase proporcional a E. Essa relação é chamada de lei de Ohm.

m

JE

. Unidade

dade)(Resistivi

Resistividade é uma medida da oposição de um material ao fluxo de corrente elétrica.

Fatores que influenciam na resistividade:

Comprimento do condutor A área da seção transversal Material do condutor. Temperatura

A resistividade pode também ser definida como sendo o inverso da condutividade eléctrica (σ).

1

A resistividade de um isolante é cerca de 1022 maior do que a de um condutor.

aderesistivid da ra temperatude ecoeficient 20ou 0 aconsiderad

)(T referência de ra temperatuuma para aderesistivid a é )](1[)(

000

00

00

CT

TTT

RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R): é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm. É medida em Ohms (Ω).

A resistência de um condutor depende do modo como a diferença de potencial é aplicada no condutor. (vemos as linhas de corrente)

A lei de Ohm não é uma lei fundamental da natureza, como as leis de Newton, mas sim uma descrição empírica de uma propriedade compartilhada por muitos materias sob condições específicas. “afirmação de que a corrente que atravessa um dispositivo é sempre diretamente proprocional à diferença de potencial aplicada ao dispositivo”.

A resistência de um condutor específico também varia com a temperatura.

O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica.

)](1[)( 00 TTRTR

potencial de diferençaVal. transversseção da áreaA

fio do ocomprimentL

Ohm) de Lei (2

Ohm) de Lei (1

a

a

ALR

RiV

Os resistores são componentes que têm como função produzir uma queda de tensão nos seus extremos. Eles tem duas classificações. Linear e Não Linear: O resistor linear, obedece a Lei de Ohm. Por outro lado, o resistor não-linear não obedece a sua proporcionalidade

POTÊNCIA EM CIRCUITOS ELÉTRICOS

Se uma carga dq atravessar a caixa do terminal a para o terminal b, sua energia potencial diminuirá de dq.V. O princípio da conservação de energia diz que esta energia é transferida dentro da caixa para uma outra forma de energia qualquer. Num intervalo de tempo dt, a energia transferida dentro da caixa é:

WWattsJ

sC

RVRiP

iVdtdUP

idtVdqVdU

ab

abab

.CJ1V.A :Unidade

resitiva) de o(dissipaçã

elétrica) energia de cia tranferênde (Taxa

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ASSISTIR OS FILMES (YOUTUBE): - GEORGE SIMON OHM E A RESITENCIA ELÉTRICA.- ALESSANDRO VOLTA E A BATERIA