3º Ensino Médio Trabalho de Física Data /08/09 Professor Marcelo

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1 Nome 3º Ensino Médio Trabalho de Física Data /08/09 Professor Marcelo Em física, corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas portadoras de cargas elétricas. Microscopicamente as cargas livres estão em movimento aleatório em razão da agitação térmica. No entanto, se aplicarmos um campo elétrico na região das cargas é possível observar que elas passam a ter movimento ordenado. Esse movimento se chama movimento de deriva de cargas livres. Os condutores elétricos oferecem maior facilidade à passagem de corrente elétrica. Quando se aplica uma tensão nos terminais de um condutor metálico origina-se um campo elétrico que exerce força sobre os elétrons livres, que abandonam os átomos e movimentam-se em sentido contrário ao do campo. Defini-se intensidade de corrente como sendo a razão entre a quantidade de cargas pelo intervalo de tempo, de forma que matematicamente fica: Onde ΔQ é a quantidade de carga (C = Coulomb) e Δt é a variação do tempo (s = segundo) gasto pelo fluxo de elétrons que atravessam o condutor. A unidade de corrente elétrica no

2 Sistema Internacional de Unidades é o ampère (A) em homenagem a André-Marie Ampère, físico francês, um dos fundadores do eletromagnetismo. No começo dos estudos e observações sobre a corrente elétrica, os cientistas supunham que ela era constituída pelo movimento de um fluido elétrico positivo. Esse fluido se deslocaria fora da pilha, do seu pólo positivo para o negativo, ou seja, contra o sentido dos elétrons. Após vários anos, mais precisamente no século XX, os cientistas verificaram que nos metais a corrente elétrica estava relacionada ao movimento dos elétrons, contudo eles já estavam habituados com o sentido de corrente de cargas positivas. Para não gerar transtornos com uma possível mudança eles concordaram em continuar a trabalhar com o sentido de corrente positiva, denominada agora de corrente imaginária, para substituir a corrente de elétrons. Isso foi possível porque verificaram que as duas correntes a de cargas positivas e a de elétrons eram equivalentes. Assim sendo, a corrente de cargas positivas passou a ser conhecida como corrente convencional. Esse sentido de corrente é contrário ao movimento dos elétrons. Efeitos da corrente elétrica Efeito fisiológico: O efeito fisiológico corresponde à passagem da corrente elétrica por organismos vivos. A corrente elétrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares; quando isso ocorre, dizemos que houve um choque elétrico. A condição básica para se levar um choque é estar sob uma diferença de potencial (ddp), capaz de fazer com que circule uma corrente tal que provoque efeitos no organismo. O pior caso de choque é aquele que de origina quando uma corrente elétrica entra pela mão de uma pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o tórax da ponta a ponta, ela tem grande chance de afetar o coração e a respiração. O valor mínimo de intensidade de corrente que se pode perceber pela sensação de cócegas ou formigamento leve é 1 ma. Entretanto, com uma corrente de intensidade 10 ma, a pessoa já perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir a mão e livrar-se do contato (tetanização). O valor mortal está compreendido entre 10 ma e 3 A, aproximadamente. Nesses valores, a corrente, atravessado o tórax, atinge o coração com intensidade suficiente para modificar seu ritmo (fibrilação ventriculada). Os efeitos fisiológicos que o choque produz no ser humano são: tetanização e parada respiratória. Tetanização: é a paralisia muscular provocada pela circulação de corrente através dos nervos que controlam os músculos. A corrente supera os impulsos elétricos que são

3 enviados pela mente e os anula, podendo bloquear um membro ou o corpo inteiro, e de nada vale neste caso a consciência do indivíduo e a sua vontade de interromper o contato. Parada respiratória: quando estão envolvidos na tetanização os músculos dos pulmões, isto é, os músculos peitorais são bloqueados e pára a função vital da respiração. Isto se trata de uma grave emergência, pois todos nós sabemos que o humano não agüenta muito mais que 2 minutos sem respirar. Efeito magnético: é aquele que se manifesta pela criação de um campo magnético na região em torno da corrente. A existência de um campo magnético em determinada região pode ser comprovada com o uso de uma bússola: ocorrerá desvio de direção da agulha magnética. Este é o efeito mais importante da corrente elétrica, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformações, relés, etc. Efeito luminoso: em determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos. são aplicações desse efeito. Neles há a transformação direta de energia elétrica em energia luminosa. Efeito químico: corresponde aos fenômenos elétricos nas estruturas moleculares, objeto de estudo da eletroquímica. Caracteriza-se pela dissociação de uma substância química através de uma diferença de potencial (ddp). Ao se estabelecer uma ddp em eletrodos imersos numa solução eletrolítica, produz-se um efeito químico denominado eletrólise. É muito aplicado, por exemplo, no recobrimento de metais (niquelação, cromação, prateação, etc). A exploração desse efeito é utilizada nas pilhas, na eletrólise. Efeito térmico: também conhecido como efeito Joule, é causado pelo choque dos elétrons livres contra os átomos dos condutores. Ao receberem energia, os átomos vibram mais intensamente. Quando maior for à vibração dos átomos, maior será a temperatura do condutor. Nessas condições observa-se, externamente, o aquecimento do condutor. Esse efeito é muito aplicado nos aquecedores em geral, como o chuveiro. Em um chuveiro, a passagem da corrente elétrica pela resistência provoca o efeito térmico ou efeito Joule que aquece a água. Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. Nos condutores se processa a transformação da energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é à base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas térmicas, ferro de passar, ferro de soldar, sauna, etc.

4 Exercícios 1- (Unama-PA) Considere os seguintes dispositivos elétricos comuns em nosso cotidiano: uma bateria de automóvel e uma lâmpada incandescente. Nesta seqüência, a corrente elétrica no interior de cada aparelho é constituída, exclusivamente, por movimento de: a) íons e elétrons. b) elétrons e íons. c) elétrons e elétrons d) íons e íons e) cátions e ânions 2- A seção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga Q=1, C no intervalo de tempo t=1, s. a) Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa essa seção normal? b) Se os portadores de carga são elétrons, quantos elétrons atravessam essa seção normal nesse intervalo de tempo? Resolução a) a corrente elétrica é dada por: logo: b) sabendo que o número de elétrons é dado por: então:

5 3- Pela secção transversal de um fio condutor passa uma carga elétrica de 30C a cada 5 segundos. A intensidade média da corrente elétrica neste condutor é de? 4- Numa lâmpada incandescente a corrente elétrica nominal é i = 1,0A. Determine a quantidade de (ΔQ) de eletricidade que atravessa seu filamento em 120 segundos. 5- Sabemos que a corrente elétrica é produzida pelo movimento de cargas elétricas em certos materiais e que os metais são excelentes condutores de eletricidade. Das afirmações a seguir apenas uma é verdadeira. Assinale-a. a) Em um metal, a corrente elétrica é produzida pelo movimento dos prótons e elétrons de seus átomos; b) Na passagem de corrente elétrica em um fio metálico ligado a uma bateria, os elétrons deslocam-se para a extremidade ligada ao pólo negativo da bateria; c) Na passagem de corrente elétrica em um metal, os elétrons deslocam-se no mesmo sentido que os prótons; d) Quando a extremidade de um fio metálico fica ligada a uma bateria, os elétrons deslocam-se para o pólo positivo e os íons positivos, em mesmo numero para o pólo negativo; e) Em um metal, os elétrons livres são os únicos responsáveis pela condução de eletricidade. No fio, eles se deslocam do pólo negativo para o pólo positivo. 6- Pela secção reta de um condutor metálico passa uma corrente elétrica de intensidade constante igual a 4A. Determine a carga elétrica transportada pelos elétrons durante um intervalo de tempo de 2 minutos.(lembre-se de transformar o tempo dado em segundos) Para resolver as questões a seguir, você deve consultar seu caderno nos bimestres anteriores.

6 7-Se um corpo A, eletrizado positivamente, repele outro corpo eletrizado B e este, por sua vez, atrai um outro corpo C, também eletrizado, responda: a) Quais os sinais das cargas elétricas de B e C? b) O que acontecerá se colocarmos A e C em presença um do outro? 8-De um corpo neutro retiramos 10 4 elétrons. Ele ficou com cargas elétrica negativa ou positiva? Qual é o valor dessa carga? 9-(UF-MG) Um isolante elétrico: a) Não pode ser eletrizado b) Não possui elétrons c) Não possui prótons d) Tem que estar necessariamente no estado sólido e) Não pode ser metálico 10-A unidade de carga elétrica no SI é o: a) coulomb b) newton c) ampère d) watt e) joule