GRANDEZAS ELÉTRICAS CONCEITOS BÁSICOS

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CAMPUS DE SÃO JOSÉ CURSO TÉCNICO INTEGRADO EM TELECOMUNICAÇÕES GRANDEZAS ELÉTRICAS CONCEITOS BÁSICOS 1.1- Condutores e solantes Nos átomos dos materas os elétrons são dstrbudos em camadas (ou níves de energa) em torno do núcleo, sendo a últma, a mas externa, denomnada camada de valênca. Dessa camada, elétrons podem se lberar com maor ou menor facldade, dependendo do tpo de materal consderado, ao receberem energa adconal (campo elétrco, luz, calor), produzndo elétrons lvres, que aparecem em movmento desordenado entre os átomos do materal. Nos metas em geral (prata, cobre, ouro, alumíno etc), onde são poucos os elétrons na últma camada, já nas condções ambentes observa-se uma grande quantdade elétrons lvres, fato que ndca um elevado grau de facldade de lberação de elétrons. Elétrons lvres num fo condudor. A segur são apresesentadas as dstrbuções eletrôncas nos átomos de cobre e de alumíno, onde se verfca a exstênca de poucos elétrons na últma camada. Cobre Alumíno K 2 elétrons L 8 eletrons M 18 elétrons N 1 elétron K 2 elétrons L 8 elétrons M 3 elétrons p 14 n - Classfcação Elétrca dos Materas: O grau de facldade ou de dfculdade de lberação de elétrons permte se classfcar os materas em: Materas condutores São materas que apresentam grande facldade de lberação de elétrons. Exemplos: cobre, prata, ouro, alumíno. Materas solantes São materas que apresentam extrema dfculdade de lberação de elétrons. Exemplos: vdro, borracha, plástco. Materas semcondutores São materas com grau de dfculdade ntermedáro entre condutores e solantes. Exemplos: carbono, slíco, germâno. Na prátca são utlzadas as propredades condutvdade e resstvdade para fazer a dstnção dos materas quanto a facldade ou dfculdade de condução de corrente elétrca. Segue tabela com exemplos de materas e suas respectvas resstvdades.

2 Materal Classfcação Resstvdade à 20 o C ( Ω.mm 2 /m ) Cobre condutor 0,0172 germâno semcondutor Mca solante ( resstvdade de alguns materas ) ==> CARGA ELÉTRICA: Propredade elétrca das partículas atômcas que compõem a matéra. Sua undade no SI é o Coulomb (C) Carga elementar: 1,6 x C - A carga elétrca é uma propredade natural do próton e do elétron, que se manfesta por meo de forças elétrcas de atração ou de repulsão entre eles. cargas postvas (p) e negatvas (e)/ atração e repulsão: A carga que se movmenta de um corpo para outro é do tpo negatva, mas precsamente trata-se do elétron. conservação da carga elétrca: carga elétrca não pode ser crada nem destruída, apenas transferda de um corpo para outro. Os efetos elétrcos podem ser atrbuídos à separação de cargas e ao seu movmento. Na teora de crcutos, a separação das cargas dá orgem a uma tensão elétrca, e o movmento das cargas orgna uma corrente elétrca. 1.2 A corrente elétrca: I, Quando um elemento condutor é lgado aos pólos de uma fonte de energa elétrca, cra-se as condções necessáras (campo elétrco) para a lberação dos elétrons, que são portadores de carga elétrca do tpo negatva, bem como para a movmentação dos mesmos ao longo do camnho fechado estabelecdo. Portando, o camnho condutor passa a ser percorrdo por cargas elétrcas, que se movmentam contnuamente em únco sentdo, ou, ora em um sentdo, ora noutro, dependendo do comportamento da fonte. Esse é o fenômeno da corrente elétrca. Portanto, de uma forma geral, corrente elétrca é o movmento ordenado de cargas elétrcas através de um meo condutor, sendo nos condutores metálcos (cobre, alumíno etc.) formada por elétrons lvres que se movmentam no sentdo do pólo negatvo para o pólo postvo da fonte. A bem da verdade, esse movmento ordenado é uma smplfcação, pos, na realdade, a movmentação dos elétrons é marcada por choques entre s e contra os átomos do própro materal, resultando numa arrastada e lenta progressão, no sentdo determnado pelo pólo postvo da fonte, ou seja, no sentdo contráro ao campo elétrco estabelecdo através do condutor.

3 Note que a presença de uma corrente elétrca é ndcada por uma seta assocada a letra I (maúscula ou mnúscula), sendo o sentdo da seta oposto ao real de movmento dos elétrons. Tpos de correntes: a) Quanto a natureza, ou orgem: Corrente eletrônca É o tpo de corrente formado por elétrons em movmento ordenado, através de um condutor sóldo. Este é o tpo mas comum, a ser estudado no presente curso. Corrente ônca É o tpo formado por íons em movmento ordenado, que ocorre através de uma solução condutora. Íons são átomos carregados eletrcamente, pela doação ou recebmento de elétrons. b) Quanto ao regme, ou comportamento: Corrente contínua ( CC ou DC) É o tpo de corrente onde o sentdo e a ntensdade ( taxa de carga no tempo ) se mantém constantes, no passar do tempo. Este tpo de corrente é produzdo em crcutos almentados por plhas e bateras, por exemplo. I Grafcamente: Corrente Tempo Corrente Contínua Corrente alternada (CA ou AC) Grafcamente: É o tpo de corrente onde o sentdo e a ntensdade ( taxa de carga no tempo ) varam de modo alternado, no passar do tempo, podendo assumr um comportamento senodal. Neste caso a corrente será do tpo alternada senodal. O modo alternado consdera que sejam atngdos, perodcamente, pcos postvos e negatvos de gual ntensdade ou ampltude, resultando numa méda nula. A corrente alternada senodal é aquela encontrada no nosso sstema elétrco resdencal, comercal, etc. _ - Tempo Ip Corrente Alternada Senodal (+) num sentdo (-) noutro sentdo Exstem outros tpos de correntes, quanto ao comportamento, como por exemplo as mostradas nos gráfcos abaxo: I p Corrente + corrente pulsante t corrente qualquer t

4 Intensdade de corrente elétrca: I, Estudamos até aquí a corrente elétrca de modo qualtatvo, como sendo o fenômeno de movmentação ordenada de cargas elétrcas. Agora vamos consderar seu aspecto quanttatvo, ou seja, a sua ntensdade, que pode ser defnda, medda e expressa através de uma undade do SI (Sstema Internaconal de Undades). A ntensdade de corrente elétrca é defnda como sendo a razão entre a quantdade de carga que atravessa o condutor, e o ntervalo de tempo consderado. Resumdamente, corrente é taxa de carga no tempo. Então, por defnção, ntensdade de corrente é: = q / t (A) ( onde q = n. 1, C ) Undade (SI): ampère (A) onde 1A = 1C/s Pólo Observe que: 1- o sentdo da corrente, ndcado por seta, é oposto ao sentdo real de movmento dos elétrons, ocorrendo do pólo postvo para o pólo negatvo da fonte. Este sentdo nverso, adotado na análse dos crcutos elétrcos, tem orgem no tempo em que se achava que corrente era fluxo de cargas postvas. 2- O valor de corrente é médo, se a corrente não for constante no ntervalo consderado. Se o ntervalo de tempo tender a zero, o valor da corrente será nstantâneo. Aplcação 1 - Determne a ntensdade de corrente elétrca que atravessa um condutor, se por sua seção transversal passam, à cada 5 s, uma quantdade de elétrons. (Resp.: = 6,4 A) 1.3 A tensão elétrca: (, v ou U, u) a- Introdução Do campo da Eletrostátca vamos mportar um conceto e um prncípo que vão ajudar a explcar e compreender a natureza da tensão elétrca: Carga eletrca: É a propredade dos prótons (carga postva) e dos elétrons (carga negatva ), de valor absoluto 1, C, que produz nteração atratva/ repulsva entre eles, obedecendo o prncípo: cargas de mesmo nome se repelem e cargas de nomes dferentes se atraem. Portanto, prótons e elétrons, se atraem mutuamente, através da ação de forças elétrcas. Assm, quando duas cargas elétrcas, uma postva fxa (Qa) e outra negatva móvel (Qb) estão separadas entre s, a carga negatva apresentará, em relação à carga postva, uma energa potencal, ou capacdade de realzar trabalho, de modo semelhante ao observado quando um corpo é elevado em relação à superfíce da Terra, ou quando uma mola sofre estcamento, por exemplo. Se a separação das cargas se der à velocdade constante, Qb apresentará uma energa potencal gual ao trabalho realzado na sua separação, Qa (fxa) a ser lberada no seu retorno espontâneo para junto da carga fxa Qa. Dvdndo-se o valor dessa energa em Qb pela sua quantdade carga, obtém-se a sua energa potencal untára, sto é, a sua energa por undade de carga, denomnada de tensão elétrca que, por razões hstórcas, é referda de A para B, na forma de AB F Pólo + - F Qb ( móvel)

5 Por exemplo: Desprezando-se os snas, se na separação (à velocdade constante) de uma carga negatva de 10 C, de uma postva qualquer, é realzado um trabalho de 20 joules, exstrá entre elas uma tensão elétrca de valor gual a 20 J /10 C = 2 J/C ou 2 volts. Ou seja, cada undade de carga acumulará 2 J de energa, que permtrá o seu retorno espontâneo ao ponto ncal de partda. Dante do exposto, pode-se estabelecer o segunte prncípo: Se houver a separação entre cargas postvas e negatvas haverá entre elas uma tensão elétrca. b- Defnção de Tensão Elétrca + - Qa (fxa) AB Qb ( móvel) Tensão AB entre duas cargas separadas entre s Muto embora não tenha emprego dreto na prátca dos crcutos elétrcos, a defnção matemátca da tensão elétrca se faz necessára, na medda em que carrega consgo nformações fundamentas como símbolos, undade de medda, snônmos de tensão etc. ejamos: Se entre dos pontos A e B exste uma tensão elétrca ab, sua medda é a razão entre o trabalho W ba necessáro para deslocar, à velocdade constante, uma carga q de B até A, e o própro valor da carga q deslocada. Ou seja: ab = W ba /q (De modo geral: = W/q ) A + ab - B ab = tensão entre A e B Undade de Tensão Elétrca (SI): volt (),... onde 1 = 1 J/C Símbolo de Tensão:, v, U, u Por exemplo: Se W ba = 20 J e q = 2C, então AB = 10 Snônmos: A tensão elétrca é também denomnada: dferença de potencal elétrco (ddp), força eletromotrz (fem), ou, smplesmente, potencal elétrco. A expressão Potencal Elétrco é geralmente usada para se referr à tensão medda em relação à terra ( referênca zero ), ou seja, dzer potencal elétrco equvale dzer ddp contra terra. Note que, sendo a terra (o solo ) refêrênca zero de potencal, uma carga postva tem potencal maor que o da terra, enquanto a carga negatva tem menor. Na análse de crcutos normalmente se está nteressado na varação do potencal (ddp) que ocorre entre os termnas de um elemento. Daí o uso comum das expressões elevação de tensão e queda de tensão, respectvamente, para ndcar varação postva e negatva de potencal. Assm, segundo-se o sentdo da corrente, no elemento resstor ocorrerá sempre queda de tensão, enquanto no elemento fonte poderá ocorrer elevação ou queda, dependendo de sua stuação no crcuto. Representação da Tensão: Como a tensão é uma grandeza relatva, medda de um local (ou corpo) em relação a outro, pode assumr valores postvos ou negatvos e ser representada através do uso de seta ( ou de snas postvo/negatvo ), onde a ponta da seta (ou snal postvo) aponta onde está o maor potencal.

6 Na prátca, a seta ou o snal postvo, apontará para o pólo postvo de uma fonte de tensão ( batera, por exemplo), que é o termnal com excesso de cargas postvas, que ndca carênca de elétrons. c- Conceto prátco da Tensão Elétrca Ao se lgar os pólos postvo/negatvo de uma batera aos termnas de um crcuto elétrco, se observará o aparecmento de uma corrente elétrca, cuja ntensdade dependerá dretamente da tensão entre os pólos e nversamente da dfculdade de movmento (ou resstênca R ) encontrada pelos elétrons. Se, por exemplo, a medda dessa tensão for = 12 e dessa resstênca 1 kω, a corrente no crcuto resultará em 12 ma ( I=/R ). A B ab = Qa Qb Tensão AB entre duas cargas Batera Percebe-se assm que a tensão elétrca é uma causa e a corrente elétrca é um efeto. Neste contexto, lembrando-se de que, na sua essênca, tensão é o mesmo que energa potencal untára (ou anda, taxa de energa), pode-se adotar o segunte conceto prátco para a tensão elétrca, a ser adotado na análse de crcutos elétrcos: Tensão Elétrca é a capacdade de produção de corrente elétrca. Assm, de um modo geral, as fontes ou geradores elétrcos apresentam, entre seus pólos, a tensão elétrca, decorrente da concentração de elétrons no pólo negatvo e da falta de elétrons no pólo postvo, que é, como vmos, efeto resultante da separação de cargas postvas e negatvas. Se aplcada aos extremos de um elemento condutor, ou de um crcuto elétrco, essa energa representada pela tensão elétrca será responsável pela aceleração e movmento de elétrons, do pólo negatvo ( que atua como fornecedor de elétrons ) ao pólo postvo ( que atua como receptor de elétrons ), produzndo uma corrente elétrca, cujo sentdo ndcado é oposto ao real de movmento dos elétrons. + - I = 12 ma = 12 R 1 k Ω Elétrons em movmento ordenado formando uma corrente elétrca ( ), provocada pela tensão elétrca ( v ) Como exste a nversão na ndcação da corrente, pode-se consderar que a fonte de tensão forneçe a energa necessára para a manutenção da corrente elétrca ao longo do crcuto, e não que forneçe energa para a movmentação dos elétrons. Ou seja, em geral, esqueça os elétrons e fale da corrente. Aprofundando-se um pouco mas: Esse fornecmento de energa à corrente ocorre de modo contínuo ao longo de todo um crcuto, pela ação de um campo elétrco (que é um campo de forças elétrcas), sobre os elétrons ação esta representada pela tensão elétrca em cada ponto.

7 d- Tpos de Tensão Elétrca Dependendo de sua fonte ou gerador, a tensão produzda pode ser do tpo contínua ou alternada, ou ter um comportamento qualquer, no passar do tempo: Tensão Contínua: (cc ou dc) É o tpo de tensão que apresenta polardade e ntensdade constantes (a). É produzda por plha, batera e dínamo. Tensão Alternada: (ac ou ca) É o tpo de tensão que apresenta varação alternada de polardade e de ntensdade. Quando essa varação assume comportamento senodal, tem-se a tensão alternada senodal ( b). Esse é o tpo de tensão produzda nos alternadores, estando presente em nossas nstalações elétrcas resdencas, comercas, etc... Tensão Tempo p Tensão + v _ - p Tempo Tensão contínua Tensão Alternada Senodal Como exste uma relação dreta de causa-efeto entre a tensão (a causa) e a corrente (o efeto), então, conclu-se que: Tensão contínua produz corrente contínua; Tensão alternada produz corrente alternada. A tensão presente nas tomadas elétrcas de nossas resdêncas é do tpo alternada senodal, cujos máxmo e mínmo são aproxmadamente +311 e ( )311, muto embora os múltmetros ndquem a medda contínua de 220. Este valor, corresponde a 70,7 % do valor máxmo, representa a chamada tensão efcaz. Note que exstem anda outros tpos de tensão, como por exemplo a tensão pulsante ( c ) e a tensão de varação qualquer ( d ), lustradas a segur: v v c - tensão pulsante t d - tensão qualquer t Representações de tensões e correntes nos dagramas elétrcos O dagrama segunte mostra um esquema de um crcuto elétrco, onde uma fonte de tensão DC de 12, almenta um conjunto de 3 componentes lmtadores de corrente (X,Y,Z), com ndcações das tensões e correntes em cada um deles.

8 + 8 - A 4 A X C Y 2,67 A 1,33 A Z A B 0 Observa-se que: Na smbologa adotada para a fonte, o traço maor ndca o pólo postvo ( potencal +12 ) e, o traço menor o negatvo, lgado à terra (0). Na fonte está ndcada a ddp (ou tensão) em seus pólos ( 12 ); As tensões estão ndcadas por polardades postvo-negatvas, em lugar de setas, onde a polardade postva está assocada ao pólo postvo da fonte e ndca o lado de maor potencal e a polardade negatva ndca o contráro, o de menor potencal, apesar de ser no pólo negatvo onde os elétrons recebem energa para a produção da corrente elétrca e não no postvo. Esta nversão decorre de quando a corrente era consderada fluxo de cargas postvas ; Como potencal elétrco é snônmo de tensão ou ddp em relação à terra, então, A = 12, B = 0 e c = 8 ; A corrente elétrca na fonte tem seu sentdo ndcado de modo a entrar pelo lado de menor potencal (negatvo) e sar pelo de maor (postvo), sugerndo um ganho de energa, enquanto que nos demas elementos, do maor para o menor potencal, sugerndo uma queda de energa da corrente. Na realdade, nesses casos, ocorre elevação de tensão e queda de tensão, respectvamente, enquanto a corrente mantém seu regme nalterado; Segundo-se a ndcação da corrente: a queda de tensão ocorre quando há uma varação negatva de potencal, da entrada para a saída do elemento (em X,Y e Z ) e, elevação de tensão quando ocorre o nverso (fonte); Assm sendo, na fonte observa-se uma varação postva de 0 para 12 ( elevação de 12 ), e, ao se atravessar o elemento X o potencal vara negatvamente de 12 para 8 (queda de 4 ). Ao se atravessar os elementos (Y e Z), o potencal ca de 8 para 0, chegando-se ao nível do pólo negatvo da fonte, cujo potencal é zero, por conta de seu terra. O potencal ca de 12 para 0 para sustentar a corrente em 4 A, ao longo do crcuto, da segunte forma: de 12 para 8 para manter 4 A atravez do elemento X ; de 8 para 0 para manter 4 A através de Y e Z, sendo parte por Y parte pelo Z. 1.4 Resstênca elétrca e resstor elétrco choques dos elétrons No fenômeno da corrente elétrca, os elétrons lvres em movmento ordenado realzam sucessvos choques entre s e contra os átomos do materal, resultando numa certa dfculdade para a passagem da corrente. Pode-se dzer então que: Resstênca Elétrca é a grandeza que expressa a dfculdade oferecda pelo condutor à passagem da corrente elétrca. Por defnção: A resstênca elétrca de um resstor é a razão entre a tensão aplcada e a corrente resultante (R = /I) Símbolo de resstênca elétrca: R, r - Undade (SI): ohm (Ω )

9 Portanto, a resstênca elétrca representa o fator lmtador da ntensdade de corrente elétrca através de um condutor, de modo que: quanto maor a resstênca, menor será a ntensdade de corrente observada ( I = /R ), desde que mantda a tensão constante. O valor da resstênca elétrca vara com as dmensões e com o materal do própro condutor, de acordo com a expressão: R = ρ. l / A (Ω) Onde: ρ (rô) é a resstênca específca, ou resstvdade do materal (veja quadro abaxo); l é o comprmento do condutor (m); A é btola ou seção transversal do condutor (mm 2 ) Note que a resstênca de um elemento condutor depende dretamente do seu comprmento e nversamente de sua btola, além de varar de materal para materal (ρ). A rgor, nos metas a resstênca elétrca cresce com a temperatura do condutor, que aumenta cresce com o aumento da corrente que o percorre. Resstor Elétrco Materal Condutor Resstvdade à 20 o C ( Ω.mm 2 /m ) Prata 0,0164 Cobre 0,0172 Ouro 0,0230 Alumíno 0,0289 ( resstvdade de alguns materas condutores) Símbolos de resstor elétrco: É todo elemento condutor elétrco que tem por fnaldade a produção de determnada resstênca elétrca. R R Exemplo: 10 kω É comum, em Eletrcdade e em outras áreas do conhecmento, a adoção de múltplos e submútplos das undades SI, formados pela asssocação de prefxos métrcos decmas às undades, como por exemplo kw, ma, MHz, etc. Segue quadro com os prncpas prefxos utlzados em nossa área. prefxo valor assocado prefxo valor assocado qulo (k) 10 3 ml (m) 10-3 mega (M) 10 6 mcro (µ) 10-6 gga (G) 10 9 nano (n) 10-9 téra (T) pco (p) ( prefxos métrcos decmas do SI ) 1.5- Le de Ohm Relação Tensão x Corrente Como vmos, no resstor, a razão entre a tensão nos termnas e a sua ntensdade de corrente é gual a sua resstênca elétrca, ou seja: I R R = / I Por exemplo, se a aplcação de 12 resultar numa corrente de 2 A, então, a resstênca elétrca será gual a 12 / 2 = 6 Ω.

10 Essa relação entre tensão e corrente no resstor escrta na forma = R.I sugere uma aparente proporconaldade entre elas, que em geral não ocorre devdo a varação da resstênca elétrca com temperatura, que por sua vez depende da ntensdade de corrente elétrca que o atravessa. Portanto, se elmnada a nfluênca da temperatura no valor da resstênca elétrca, a tensão e a corrente no resstor seram dretamente proporconas. É o que garante a le de Ohm, como veremos a segur: A le de Ohm: Matematcamente: Num resstor à temperatura constante, a tensão e a corrente são dretamente proporconas = R I Onde: R = constante Grafcamente : Expressando a le de Ohm de uma outra forma: v Mantda a temperatura constante, a resstênca elétrca de um resstor se mantém constante, para qualquer valor de tensão ou corrente Na prátca, como não se consegue manter a temperatura constante, aqueles condutores/resstores que apresentam, dentro de certos lmtes, pouca varação da resstênca com a temperatura são consderados ôhmcos. Exemplo de materal ôhmco: constantan Caso contráro, são consderados não ôhmcos. Exemplo de materal não- ôhmco: tungstêno Aplcação 2 - le de Ohm: Um resstor de materal ôhmco é submetdo a tensão 12, sendo percorrdo por uma corrente de 2 A. 12 a - Calcule o valor de sua resstênca elétrca; b Calcule o novo valor da corrente, se for dobrado o valor da tensão aplcada ( 24 ). 1.6 Potênca Elétrca: P Consdere um elemento elétrco qualquer, onde se observa uma tensão e uma corrente. Defne-se: A Potênca Elétrca de um elemento é gual ao produto de sua tensão pela sua corrente. Isto é: P =. I Undade ( SI): watt (W), onde 1 W = 1J/s Por exemplo, para uma tensão de 12 e uma corrente de 2 A, a potênca será de 24 W. I 2 A R

11 Note que: Como tensão elétrca expressa a energa por undade de carga ( = W/q) e corrente a taxa de carga no tempo ( = q/t), então o produto tensão x corrente de fato representará a taxa de energa transformada na undade de tempo (p= w/t), taxa esta denomnada potênca elétrca. Conceto de Potênca Elétrca Com o exposto, pode-se concetuar potênca elétrca de um elemento qualquer como sendo a sua taxa de fornecmento ou de consumo de energa, na undade de tempo. Consderando-se um elemento de consumo (carga), a potênca elétrca representa a sua taxa de consumo de energa elétrca, no tempo, ou seja, a sua velocdade de consumo. Tomemos por exemplo uma lâmpada ncandescente de 100 W/ 220. Como 1 W corresponde a 1 J/s, pode-se dzer que 100 W é a velocdade de consumo de energa dessa lâmpada, uma vez que 100 W representa 100 J/s. No elemento resstor essa potênca é denomnada de potênca dssspada Por outro lado, consderando-se um elemento de fornecmento de energa (fonte ou gerador ), a potênca elétrca representa a sua taxa de fornecmento de energa elétrca, no tempo, ou seja, a sua velocdade de fornecmento de energa. Assm, uma batera de 12, almentando uma corrente de 5 A, estará fornecendo energa na razão de 60 W ou 60 J/s. No elemento fonte essa potênca é denomnada de potênca fornecda. Note que, em qualquer caso, a potênca elétrca consumda ou fornecda está condconada a exstênca smultânea da tensão e da corrente no elemento. Outras formas de cálculo da potênca elétrca dsspada no resstor Potênca dsspada é snônmo de potênca consumda, ou seja, é a taxa de transformação de energa elétrca em energa térmca, que se dspersa em forma de calor. Combnando-se as expressões: I R = R. I e P =. I Obtêm-se duas novas expressões para o cálculo da potênca dsspada no resstor: P = R I 2 Aplcação 3: Um resstor de 10 kω é percorrdo por uma corrente de 50 ma. Determne a sua potênca dsspada nessa stuação. 1.7 Energa elétrca: E P = 2 / R 50 ma 10 kω Ao gerar uma tensão elétrca, a fonte estará gerando capacdade de produzr a corrente elétrca. Lgada a fonte aos termnas de um resstor ocorrerá a transferênca de energa aos elétrons lvres, na razão correspondente ao valor da tensão produzda ( ex.:12 = 12 J/C ), resultando no aparecmento da corrente elétrca, cuja ntensdade dependerá dretamente da tensão e nversamente da resstênca encontrada no resstor. Essa corrente elétrca ao atravessar um resstor transforma a energa recebda em energa térmca, por conta do fenômeno chamado efeto joule, na razão representada por sua potênca elétrca.

12 12 Observe como fcara esta análse em um crcuto exemplo: dc/24 mw Essa forma de energa transferda pela fonte à corrente elétrca, que é transformada em energa termca nos resstores, será denomnada energa elétrca. Assm, nesse contexto, pode-se adotar o segunte conceto para energa elétrca: Energa elétrca é a energa presente na corrente elétrca. Entrando em detalhes: A fonte, pela ação de seu campo elétrco, transmte tensão às cargas representadas pelos elétrons lvres do condutor (energa potencal), que ao se movmentarem produzem a corrente elétrca (energa cnétca).assm, ambas, energa potencal e cnétca presentes nos elétrons lvres em movmento, ou seja na corrente, são modaldades de energa elétrca. Analoga: Pode-se fazer a comparação com a energa mecânca de um corpo que ca, onde em cada ponto aparece a energa potencal se transformando em energa cnétca, sendo a potencal assocada à posção e a cnétca assocada à velocdade e ambas energa mecânca. No resstor, essa energa elétrca é transformada em energa térmca, resultando no produção de calor, luz etc, devdo ao atrto provocado pelos sucessvos choques de elétrons entre s e contra os átomos do materal. Esse fenômeno da transformação de energa elétrca em energa térmca, no resstor, é conhecdo por Efeto Joule e tem mportantes aplcações prátcas, como lâmpada ncandescente e chuvero elétrco. Obs.: Futuramente, após o estudo do capactor e do ndutor, o conceto de energa poderá ser amplado para:energa elétrca é a energa assocada a presença da tensão e/ ou da corrente elétrca, englobando assm as energas potencas dos capactores e dos ndutores. Energa Elétrca: E 8/16mW 2 m A 4/8 mw Por defnção, A energa elétrca (consumda ou fornecda) é gual ao produto da potênca pelo tempo consderado. I 0 Ou seja: E = P. t (J) Onde : P é a potênca (W); t é o tempo (s) Undade (SI) = joule (J) Note que para haver consumo ou fornecmento de energa, deve haver ocorrênca smultânea da tensão e da corrente, pos P=.I e E =.I.t