Professora Bruna CADERNO 3. Capítulo 11 Intensidade da Corrente Elétrica. Página - 228

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1 CADERNO 3 Capítulo 11 Intensidade da Corrente Elétrica Página - 228

2 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Agora que aprendemos o que é uma corrente elétrica, aprenderemos como determinar a sua intensidade, em outras palavras, quão intensa, ou quão grande é a corrente elétrica que flui através de um fio condutor. Para isso vamos primeiramente relembrar que a corrente elétrica é o movimento ordenado dos elétrons através de um material condutor, devido à aplicação de uma ddp. Posteriormente vamos fazer uma analogia para simplificar o entendimento de sua intensidade.

3 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Vamos imaginar, que num determinado ponto de uma estrada para o litoral, um equipamento registre o número de veículos que passam por hora. Se considerarmos que cada veículo transporta o mesmo número de pessoas, podemos então determinar o número de pessoas que passa por aquele ponto num determinado período de tempo.

4 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Para a corrente elétrica, pensaremos da mesma forma. Suponhamos que num determinado ponto de um fio metálico que transporta a corrente, eu consiga medir o número de elétrons que passam por segundo. Cada elétron transporta uma determinada quantidade de carga elétrica. Portanto, conseguimos também determinar, desta forma, a quantidade de carga elétrica que passa por aquele ponto por segundo. E assim determinamos a intensidade da corrente elétrica.

5 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Exemplo: Pensando na situação da estrada - se por um determinado ponto da estrada passarem 50 carros em uma hora, cada carro transportando 4 pessoas, podemos concluir que o número de pessoas que passaram por aquele ponto da estrada em uma hora foi igual a 200. Exemplo: Pensando em corrente elétrica se por um determinado ponto do fio condutor, passarem um mil elétrons por segundo, poderemos determinar a intensidade da corrente elétrica se soubermos a quantidade de carga que transporta cada elétron.

6 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Experimentalmente, no século XX, um cientista chamado Robert Millikan determinou a quantidade de carga existente em um elétron, cuja intensidade é equivalente a: e = 1, C A carga elétrica de um elétron é chamada de carga elementar e como podemos observar, é muito pequena. A unidade de medida para carga elétrica é o coulomb e representada por C.

7 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Sendo assim para determinar a intensidade da corrente elétrica, que flui em um condutor, o primeiro passo é determinar quantos elétrons passam por um determinado ponto, a cada segundo. O segundo passo é multiplicar o número de elétrons pela carga que cada um deles possui (carga elementar). Fazendo isso, determinaremos a quantidade de carga elétrica que passa por aquele ponto do fio, por segundo, e assim teremos a intensidade da corrente elétrica, que será representada por i.

8 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Matematicamente: i = Q t Lembrando que: Q = n. e onde: Q quantidade de carga elétrica n número de elétrons e carga elementar (1, C) t tempo (em segundos)

9 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Exemplo: Por um fio condutor passa uma quantidade de cargas elétricas de 20 C, em 5 s. Qual a intensidade da corrente elétrica? i = Q t i = 20 C 5 s = 4 C/s (ou seja, 4 coulombs por segundo)

10 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA A unidade de medida da corrente elétrica (no Sistema Internacional) é chamada de ampère, e é representada por A. 1 C s = 1 A Sendo assim, para o exemplo anterior: i = 4 C s i = 4 A

11 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Exemplo: Ainda com relação ao fio condutor descrito anteriormente, cuja a intensidade da corrente é de 4 A, determine o número de elétrons que passa por um determinado ponto do fio a cada segundo. 1º passo: qual a quantidade de carga que passa por um ponto do fio a cada segundo? Resposta: 4 C.

12 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA 2º passo: a quantos elétrons corresponde uma carga de 4 C? Q = n. e 4 C = n. 1, C n = 4 C 1, n = 2, elétrons

13 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Comentários: quanto maior o número de elétrons circulando em uma corrente, mais intensa ela é. Pensemos agora na seguinte questão, já analisada no capítulo anterior: para acender uma lâmpada é necessário que haja corrente elétrica no filamento. A variação no brilho de uma lâmpada depende da intensidade da corrente que passa por seu filamento. Quanto maior a corrente, maior o brilho da lâmpada.

14 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Pensemos agora na seguinte situação:

15 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Na realidade já discutimos esta situação no Capítulo 10, e concluímos que no caso B, onde temos duas pilhas, o brilho da lâmpada é mais intenso, portanto a intensidade da corrente elétrica, neste caso também é maior. Mas o que há de diferente? Na verdade ao associarmos as duas pilhas, estamos aumentando a ddp (ou tensão) entre as extremidades do fio. Neste caso, a tensão total fornecida é a soma da tensão de cada uma das pilhas.

16 TENSÃO E INTENSIDADE DA CORRENTE Isso nos leva a concluir que, aumentando a tensão, estaremos também aumentando a intensidade da corrente elétrica. George Simon Ohm, um físico e matemático alemão, realizou diversos estudos sobre circuitos elétricos, e verificou que a tensão aplicada em um circuito e a intensidade da corrente que flui por este circuito são diretamente proporcionais.

17 TENSÃO E INTENSIDADE DA CORRENTE Através de seus experimentos verificou que aumentando a tensão aplicada, a corrente aumentava proporcionalmente, segundo a seguinte relação: U i = R = constante Ou seja, a razão entre diferentes tensões aplicadas a as intensidades das correntes relacionadas a cada uma delas, resultava sempre em um mesmo valor.

18 RESISTÊNCIA ELÉTRICA O valor constante encontrado por Ohm, ficou caracterizada como resistência elétrica. A expressão matemática obtida por Ohm e apresentada anteriormente ficou conhecida como a 1ª Lei de Ohm, e pode ser escrita: U i = R U = R. i i = U R

19 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Exemplo: Sabendo que a intensidade da corrente que percorre uma lâmpada é de 4 A, e que a tensão entre os seus terminais é de 100 V, determine o valor da resistência elétrica desta lâmpada. i = 4 A U = 100 V R = U i = 100 V 4 A R = 25 V A

20 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Em homenagem a George Simon Ohm, a unidade de medida de resistência, quando se divide volt por ampère (V A) é denominada ohme é simbolizada pela letra grega maiúscula Ω. 1 V A = 1Ω Sendo assim, a resistência da lâmpada determinada anteriormente é de 25 V A, ou seja, 25 Ω.

21 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Comentários: Como já discutimos anteriormente, quando um fio condutor é atravessado por uma corrente, um efeito que observamos é o aquecimento deste fio. Isso acontece devido à conversão da energia elétrica em energia térmica. Existem dispositivos construídos especificamente para este fim, que são chamados de resistores, e encontrados por exemplo, em chuveiros elétricos, aquecedores, ferro elétrico, etc. É muito comum que as pessoas confundam os termos resistor e resitência.

22 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Um resistor é um dispositivo que transforma energia elétrica em energia térmica, o que é diferente de resistência. Conceituaremos resistência elétrica como a propriedade de um material de dificultar a passagem de corrente elétrica.

23 RESISTÊNCIA E SEGUNDA LEI DE OHM Através de seus estudos relacionados aos circuitos elétricos, George Simon Ohm, também verificou propriedades importantes relacionadas à dificuldade de passar corrente elétrica por um condutor, ou seja, sobre a resistência elétrica de diversos materiais. Realizou experimentos utilizando fios condutores de materiais diferentes (cobre, ouro, cromo, etc) e de tamanhos diferentes ( tanto comprimentos diferentes como com espessuras (grossuras) diferentes).

24 RESISTÊNCIA E SEGUNDA LEI DE OHM Através destes experimentos verificou que a resistência elétrica dos fios condutores dependia: Do comprimento do fio; Da espessura (grossura do fio); Material com que o fio era feito.

25 RESISTÊNCIA E SEGUNDA LEI DE OHM Com relação ao material: mesmo usando sempre materiais condutores, verificou que alguns deles permitiam passagem de corrente com mais facilidade do que outros. Com relação ao comprimento: verificou que fios mais curtos permitiam a passagem de corrente com mais facilidade que fios mais compridos. Com relação a espessura: verificou que fios mais grossos permitiam a passagem de corrente com mais facilidade que fios mais finos.

26 CADERNO 3 Capítulo 11 Intensidade da Corrente Elétrica Atividades - Página - 232

27 ATIVIDADES Atividade 1 (a) Q = n. e n = 2, elétrons e = 1, C Q = 2, , Q = 4, Q = 4,4. 10 Q = 44 C

28 ATIVIDADES Atividade 1 (b) i = Q t Q = 44 C t = 4 s i = 44 4 i = 11 C s i = 11 A

29 ATIVIDADES Atividade 2 (a) Falsa. (b) Verdadeira. (c)falsa. Correções: (a) Segunda Lei de Ohm: se forem mantidas as características e mudarmos material do fio condutor, a corrente elétrica é alterada. (c) Maior brilho da lâmpada, significa maior intensidade da corrente elétrica.

30 ATIVIDADES Atividade 3 U = R. i R = 55 Ω i = 4 A U = U = 220 V

31 ATIVIDADES Atividade 4 R = U i U = 4. 1,5 = 6 V i = 0,5 A R = 6 0,5 R = 12 Ω

32 ATIVIDADES Atividade 5 O fio de níquel cromo, porque apresenta maior resistência à passagem de corrente elétrica, e quanto maior a resistência, menor será a intensidade da corrente que percorre o fio. Fios de materiais diferentes, mesmo com mesmo comprimento e mesma espessura, apresentam comportamentos diferentes com relação à intensidade de corrente elétrica.

33 ATIVIDADES Atividade 6 (a) i = U R Para o circuito A: U = 40 Ω U = 120 V i = = 3 A

34 ATIVIDADES Atividade 6 (a) i = U R Para o circuito B: U = 30 Ω U = 120 V i = = 4 A

35 ATIVIDADES Atividade 6 (b) Vemos que o circuito que apresentou menor resistência (no item a) correspondia àquele que possuía maior intensidade de corrente elétrica. Sendo assim, podemos estabelecer que, quanto menor a resistência elétrica, maior a intensidade da corrente elétrica e quanto maior a resistência elétrica, menor a intensidade da corrente elétrica.

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