Corrente Eletrica AULA

7/25/2019 Corrente Eletrica AULA

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Eletrodinmica

1. ConceitoA eletrodinmica a parte da eletricidade que estuda, analisa e observa o comportamento dascargas eltricas em movimento ordenado.

2.Corrente eltrica

Sabemos que nos condutores metlicos, as cargas eltricas se movimentam com bastantefacilidade devido ao fato destes materiais possurem eltrons livres. Porm, o movimento desteseltrons no interior destes condutores, completamente desordenado.

movimento desordenado

Para que estes eltrons se movimentem de maneira ordenada, necessrio se estabelecer entre osterminais deste condutor uma diferena de potencial. Desta forma, estes eltrons passam a sedeslocar devido a ao da fora eltrica (que realiza trabalho sobre os mesmos), indo de pontosde menor para pontos de maior potencial eltrico.A este movimento ordenado chamamos de corrente eltrica. Ou seja, corrente eltrica omovimento ordenado de partculas eletrizadas que ocorre quando o condutor submetido a umaddp.

Para estabelecer uma corrente eltrica num fio

condutor usa-se um gerador, como, por exemplo,

uma pilha ou uma bateria, que mantm, entre seus

terminais, uma ddp constante.

A origem da palavra corrente est ligada a uma

analogia que os primeiros fsicos faziam entre a

eletricidade e a gua. Eles imaginavam que a

eletricidade era como a gua, isto , um fluido que

escoava como gua corrente. Os fios seriam osencanamentos por onde passariam essa corrente de

eletricidade.

movimento ordenado


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3.Natureza da corrente eltrica

A corrente quanto a sua natureza pode ser classificada em eletrnica ou inica.

3.1.Corrente eletrnica

constituda pelo deslocamento ordenado de eltrons livres.Ex: condutores metlicos

3.2.Corrente inica

constituda pelo deslocamento de ons (ctions e anions), que se movem simultaneamente e emsentidos opostos.Ex: solues eletrolticas, gases ionizados (lmpadas fluorescentes).

4.Sentido da corrente eltrica

Nos condutores slidos, o sentido da corrente eltrica o sentido do movimento dos eltrons noseu interior. Esse o sentido real da corrente eltrica.Porm, no estudo da Eletricidade, adota-se um sentido convencional, que o do movimento dascargas positivas, e que corresponde ao sentido do campo eltrico no interior do condutor. Emnosso estudo, adotaremos o sentido convencional.

.

sentido real sentido convencional

Obs.: No incio da histria da eletricidade definiu-se o sentido da corrente eltrica como sendo

o sentido do fluxo de cargas positivas, ou seja, as cargas que se movimentam do plo positivo

para o plo negativo. Naquele tempo nada se conhecia sobre a estrutura dos tomos. No se

imaginava que em condutores slidos as cargas positivas esto fortemente ligadas aos ncleosdos tomos e, portanto, no pode haver fluxo macroscpico de cargas positivas em condutores

slidos. No entanto, quando a fsica subatmica estabeleceu esse fato, o conceito anterior j

estava arraigado e era amplamente utilizado em clculos e representaes para anlise de

circuitos.


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5.Intensidade

A intensidade da corrente eltrica definida como sendo a quantidade de carga Q queatravessa uma seo transversal do condutor por um determinado intervalo de tempo t.

Onde:

i = intensidade da corrente eltricaQ = quantidade de carga eltricat = intervalo de tempo

A unidade de corrente eltrica no sistema internacional o Coulomb por segundo, que conhecido por ampre (A).

Um Ampre a corrente que caracteriza a passagem de uma carga de 1 Coulomb em cadasegundo.

Como = n.e

Exemplo:

Na seo transversal de um condutor passa uma quantidade de carga eltrica Q = 4,5. 10-4C no

intervalo de tempo t = 1,5. 10-2s. Determine a intensidade da corrente eltrica que atravessa ocondutor.

Resoluo:

i = Q / ti = 4,5. 10-4/1, 5.10-2

i = 3.10-2

6.Tipos de corrente

As correntes podem ser contnuas, alternadas ou pulsantes

6.1.Corrente Contnua: ( direct current (DC))

aquela cujo sentido permanece constante. Quando, alm do sentido, a intensidade tambm semantm constante, a corrente chamada corrente contnua constante. o que ocorre, porexemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automvel e por uma pilha.


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6.2.Corrente Alternada: (alternative current (AC))

aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente. Esse o caso das correntesutilizadas em residncias, que so fornecidas pelas usinas hidreltricas.

No Brasil, a corrente eltrica tem freqncia de 60hz.

6.3.Corrente Pulsante aquela cujo sentido permanece constante mas varia de intensidade. fornecida por um circuitoretificador

No grfico i x t, a rea que a curva define com o eixo dos tempos, corresponde a carga totalque atravessa uma seco do condutor.

Q = rea


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LEITURA COMPELMENTAR IVELOCIDADE DOS ELTRONS

Quando acionamos um interruptor e vemos que a luz se acende quase que instantaneamente, temosa impresso de que a velocidade com que os eltrons livres se movem ao longo do fio elevadssima. Mas, na realidade, a velocidade desses eltrons da ordem de apenas alguns mm/s. O

que ocorre que os eltrons livres se encontram em grande quantidade ao longo do fio. Assim,quando o interruptor ligado, o primeiro eltron empurra o segundo que, por sua vez,empurra oterceiro, e assim por diante, at chegar o ltimo eltron, localizado na extremidade do fio e junto lmpada.

LEITURA COMPELMENTAR II -EFEITOS DA CORRENTE ELTRICA

A passagem da corrente eltrica atravs dos condutores acarreta diferentes efeitos, dependendo danatureza do condutor e da intensidade da corrente. comum dizer-se que a corrente eltrica tem

cinco efeitos principais: fisiolgico, trmico (ou Joule), qumico, magntico e luminoso.

Efeito fisiolgico:

O efeito fisiolgico corresponde passagem da corrente eltrica por organismo vivos. A correnteeltrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contraes musculares; quando isso ocorre,dizemos que houve um choque eltrico. O pior caso de choque aquele que de origina quando umacorrente eltrica entra pela mo de uma pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o trax da

ponta a ponta, ela tem grande chance de afetar o corao e a respirao. O valor mnimo deintensidade de corrente que se pode perceber pela sensao de ccegas ou formigamento leve 1mA. Entretanto,, com uma corrente de intensidade 10 mA, a pessoa j perde o controle dos msculos,sendo difcil abrir a mo e livrar-se do contato. O valor mortal est compreendido entre 10 m e 3 A,aproximadamente. Nesses valores, a corrente, atravessado o trax, atinge o corao com intensidadesuficiente para modificar seu ritmo. Modificado o ritmo, o corao pra de bombear sangue pelocorpo e a morte pode ocorrer em poucos segundos. Se a intensidade for ainda mais alta, a corrente

pode paralisar completamente o corao. Este se contrai o mais possvel e mantm-se assim enquantopassar a corrente. Interrompida a corrente, geralmente o corao relaxa e pode comear a baternovamente, como se nada tivesse acontecido. Todavia, paralisado o corao, paralisa- se tambm acirculao sangnea, e uma pequena interrupo dessa circulao pode provocar danos cerebraisirreversveis.

Nossos impulsos nervosos so transmitidos por estmulos eltricos. Entretanto, embora pareamosto vulnerveis, a tenso necessria para produzir a situao descrita deve ser de centenas de volts,

pois o corpo humano pssimo condutor quando comparado aos metais, por exemplo.


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Efeito trmico:

O efeito trmico, tambm conhecido como efeito Joule, causado pelo choque dos eltrons livrescontra os tomos dos condutores. Ao receberem energia, os tomos vibram mais intensamente.

Quando maior for a vibrao dos tomos, maior ser a temperatura do condutor. Nessas condiesobserva-se, externamente, o aquecimento do condutor. Esse efeito muito aplicado nosaquecedores em geral, como o chuveiro. Em um chuveiro, a passagem da corrente eltrica pela"resistncia" provoca o efeito trmico ou efeito Joule que aquece a gua. Qualquer condutor sofreum aquecimento ao ser atravessado por uma corrente eltrica. Nos condutores se processa atransformao da energia eltrica em energia trmica. Esse efeito a base de funcionamento dosaquecedores eltricos, chuveiros eltricos, secadores da cabelo, lmpadas trmicas, etc.

Efeito qumico

O efeito qumico corresponde a certas reaes qumicas que ocorrem quando a corrente eltrica

atravessa as solues eletrolticas. muito aplicado, por exemplo, no recobrimento de matais(niquelao, cromao, prateao, etc). Uma soluo eletroltica sofre decomposio, quando atravessada por uma corrente eltrica. a eletrlise. Corresponde aos fenmenos eltricos nasestruturas moleculares, objeto de estudo da eletroqumica. A explorao desse efeito utilizada nas

pilhas, na eletrlise.


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Efeito magntico

O efeito magntico aquele que se manifesta pela criao de um campo magntico na regio emtorno da corrente. A existncia de um campo magntico em determinada regio pode ser constatada

com o uso de uma bssola: ocorrer desvio de direo da agulha magntica. Este o efeito maisimportante da corrente eltrica, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformaes,rels, etc.

Efeito luminoso

Tambm um fenmeno eltrico em nvel molecular. A excitao eletrnica pode dar margem emisso de radiao visvel, tal como observamos nas lmpadas fluorescentes. E, determinadascondies, a passagem da corrente eltrica atravs de um gs rarefeito faz com que ele emita luz. Aslmpadas fluorescentes e os anncios luminosos so aplicaes desse efeito. Neles htransformao direta de energia eltrica em energia luminosa.


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EXERCCIOS

1) (PUCSP) A corrente eltrica real, atravs de um fio metlico, constituda pelo movimento

de:a) cargas positivas no sentido da corrente convencional.b) cargas positivas no sentido oposto ao da corrente convencional.c) eltrons livres no sentido oposto ao da corrente convencional.d) ons positivos e negativos.e) nenhuma resposta satisfatria.

2)Sejam as afirmaes referentes a um condutor metlico comcorrente eltrica de 1A:I. Os eltrons deslocam-se com velocidade prxima da luz.II. Os eltrons deslocam-se com velocidade mdia muito menor que a da luz.

III. Os prtons deslocam-se no sentido da corrente e os eltrons em sentido contrrio.

Esto corretas somente as afirmaes:

a) I b) I e II c) II d) II e III e) I e III

3)

Leia o texto:

Sobre os elementos do texto que participam do circuito eltrico em questo, correto afirma que:a) O tungstnio e o cobre so condutores e o estanho isolante.

b) A cermica e o estanho so isolantes e o tungstnio condutor.c) A cermica e o estanho so condutores e a borracha isolante.d) O cobre e o tungstnio so condutores e a cermica isolante.e) O cobre condutor e o tungstnio e a borracha so

4) Ao acionar um interruptor de uma lmpada eltrica, esta se acende quase instantaneamente,embora possa estar a centenas de metros de distncia. Isto ocorre por que:a) a velocidade dos eltrons na corrente eltrica igual a da luz.

b) a velocidade dos eltrons na corrente eltrica muito elevada.c) no necessrio que os eltrons se movimentem para que a lmpada se acenda.d) os eltrons se pem em movimento quase que imediatamente em todo circuito, embora suavelocidade seja relativamente baixa.e) nenhuma correta.


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5) 5C de carga atravessam a seco reta de um fio metlico,num intervalo de tempo igual a 2,0milissegundos. A corrente eltrica que atravessa a seco de:

a) 1mA

b) 1,5 mAc) 2,0 mAd) 2,5 mAe) 3,0 mA

6)

Por uma seco transversal de um condutor passam 106 eltrons por segundo. Sabendo-se que acarga do eltron 1,6 . 10-19C, a intensidade de corrente no condutor ser:

a) 1,6 .10-25Ab) 1,6. 10-18Ac) 1,6.10-13A

d) 6,2. 1024A

7)

A corrente eltrica no filamento de uma lmpada 200mA.Considerando a carga elementar 1,6. 10-19 C pode concluir que, em um minuto, passam pelofilamento da lmpada:a) 1,3. 1019prtons

b) 1,3. 1019eltronsc) 7,5. 1019prtonsd) 6,0. 1020prtonse) 6,0 .1019eltrons

8)(VUNESP)O feixe de eltrons num tubo de televiso percorre uma distncia de 0,50 mno espao evacuado entre o emissor de eltrons e a tela do tubo.Se a velocidade dos eltrons no tubo 5. 107m/s e se a corrente eltrica dofeixe 2,0 mA, Onmero de eltrons que h no feixe em qualquer instante :

a) 1,25 . 108

b)1,25. 109c) 2,8 . 107d) 4,1. 106


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9)

A figura abaixo mostra como se pode dar um banho de prata em objetos, como, por exemplo, emtalheres.

O dispositivo consiste em uma barra de prata e do objeto que se quer banhar imersos em umasoluo condutora de eletricidade. Considere que uma corrente de 6,0 A passa pelo circuito e quecada coulomb de carga transporta aproximadamente 1,1 mg de prata. A massa de prata, em gramas,

que depositada sobre o objeto da figura em um banho de 20 min ser:a) 2,7

b) 7,92c) 8,29d) 5e) 3,6

10)

Uma carga q move-se numa circunferncia de raioR com umavelocidade escalar v. aintensidade da corrente eltrica mdia em um ponto da circunferncia :

a) qR / v

b) qv / Rc) qv / 2Rd) 2qR / ve) 2 qRv

GABARITO

1c2c3d4d5d6c7e8a9b10 - c


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