Força Elétrica. A Lei de Coulomb estabelece que duas cargas elétricas pontuais se atraem ou repelem com uma força cuja intensidade é:

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1 Eletricidade

2 Força Elétrica A Lei de Coulomb estabelece que duas cargas elétricas pontuais se atraem ou repelem com uma força cuja intensidade é:

3 Campo Eléctrico O campo eléctrico é uma medida da ação que uma carga exerce sobre as cargas eléctricas localizadas no seu raio de acção. E campo eléctrico [ N/C ] q carga [ C ]

4 A corrente é o fluxo da densidade de corrente! Densidade de corrente e velocidade de deslocação Supondo que existirem n electrões por unidade de volume; esta será a densidade de portadores do material. A densidade de cargas no condutor será n e, e a carga total no segmento de condutor será Dq = n e AL Um electrão percorrerá este segmento no intervalo de tempo D t = L/V d onde V d é a velocidade de deslocamento. Da definição de corrente, obtém-se i = D q /D t = n e AV d Da definição de densidade de corrente, obtém-se J = n e V d

5 Corrente elétrica Chama-se corrente eléctrica à carga eléctrica em movimento Para que a carga eléctrica se desloque entre dois pontos de um condutor é necessário que exista entre esses dois pontos uma diferença de potencial. Os dispositivos que provocam essa deslocação são chamados geradores.

6 Tipos de corrente elétrica Corrente Contínua (C.C) - o sentido e a intensidade permanecem constantes ao longo do tempo. i i A 0 t 1 t 2 t

7 Tipos de corrente elétrica Corrente Alternada (C.A) - a intensidade e o sentido mudam periodicamente com o tempo. i 0 t

8 Tipos de corrente elétrica Nos metais e na grafite a corrente elétrica tem como portadores de cargas livres os eletrões, e o sentido convencional é igual ao sentido do vetor campo elétrico que se estabelece no interior do condutor. Corrente elétrica convencional i E A + _ B

9 Tipos de corrente elétrica Nas soluções eletrolíticas (NaCl em água, por exemplo) os portadores de cargas livres são os iões positivos e os iões negativos. A intensidade de corrente na solução, num certo intervalo de tempo, será: i = Q t Q = Q p + Q n placas metálicas Q p : total de cargas dos iões positivos e Q n : total de cargas dos iões negativos.

10 Tipos de corrente elétrica Nos gases rarefeitos a corrente elétrica tem como portadores de carga os iões positivos e negativos como também a movimentação de eletrões livres. A corrente elétrica que se estabelece nos condutores eletrolíticos e nos condutores gasosos (como a que surge em uma lâmpada fluorescente) é denominada corrente iónica.

11 Tipos de condução Condução eletrónica ou condução metálica condutores de 1ª classe - deslocamento de iões é desprezável em relação ao dos eletrões Condução eletrolítica - condutores de 2ª classe. Condução gasosa - condutores de 3ª classe.

12 Efeitos da corrente eléctrica térmico - efeito de Joule magnético químico fisiológicos

13 Geradores Para que haja corrente eléctrica num condutor, é necessário que os iões ou eletrões fiquem sujeitos a forças. Estas forças decorrem da existência de um campo elétrico. Os corpos ao serem formados de um número muito grande de partículas eletrizadas, a distribuição dessas partículas nos átomos faz com que o campo resultante seja nulo no condutor. Para que surja um campo no interior de um condutor, énecessário um dispositivo gerador. Os iões positivos ficam sujeitos à força de mesmo sentido que o campo; os iões negativos ficam sujeitos à força que tem sentido oposto ao do campo. Assim, pode haver movimento de iões positivos num sentido e de iões negativos em sentido oposto.

14 Geradores Eletrolíticos Mecânicos Termoelétricos

15 Geradores de energia elétrica Qualquer dispositivo capaz de transformar determinada energia em energia elétrica.

16 Geradores Geradores químicos Transformam energia quimica em elétrica Geradores mecânicos Energia mecânica em elétrica

17 Diferença de potencial Se em cada ponto A do condutor há um campo, também há um potencial V hipótese simplificadora: admitimos que todos os pontos de uma mesma secção transversal do condutor tenham o mesmo potencial

18 Diferença de potencial Admitamos que na secção S 1 todos os pontos tenham o mesmo potencial que o ponto B A diferença de potencial entre duas secções transversais S 1 e S 2 é igual à diferença de potencial entre um ponto qualquer B de S 1 e um ponto qualquer C de S 2

19 Diferença de potencial É indiferente referir diferença de potencial entre dois pontos do condutor ou entre duas secções transversais do condutor O trabalho realizado no deslocamento de uma carga q do potencial V A para o potencial V B

20 Intensidade de corrente elétrica Seja S uma secção transversal de um condutor e q a carga elétrica que passa por essa secção durante o um intervalo de tempo

21 Intensidade de corrente eléctrica Se a intensidade média é constante para qualquer valor do intervalo de tempo t a carga q que passa por uma secção transversal do condutor é diretamente proporcional ao tempo (de passagem)

22 Intensidade de corrente eléctrica Neste caso chamamos simplesmente intensidade de corrente, em vez de intensidade média da corrente. Sendo t o tempo necessário à passagem da carga q, e i a intensidade de corrente, temos Ou seja, a intensidade de corrente eléctrica, constante numa secção transversal do condutor, é numericamente igual à carga eléctrica que passa pela secção durante a unidade de tempo.

23 Lei de Ohm Considerando dois pontos, A e B (ou, duas secções transversais), de um condutor. Sejam respetivamente, V A e V B os seus potenciais e I a intensidade da corrente

24 Lei de Ohm Se, variarmos o potencial de A para V A e o de B para V B, a corrente passará para um valor I

25 Lei de Ohm Em 1827, Ohm demonstrou que para o mesmo percurso de um condutor, mantido a temperatura constante, é constante o quociente entre a diferença de potencial entre os extremos e a intensidade da corrente correspondente.

26 Lei de Ohm - resistência elétrica R é chamada resistência eléctrica ou resistência óhmica Se os pontos A e B são os extremos do condutor, R é chamada resistência elétrica do condutor

27 Lei de Ohm - resistência elétrica Representando por V a diferença de potencial entre A e B e por I a intensidade de corrente correspondente A lei de Ohm é válida para os condutores de primeira e de segunda classe

28 Resistência elétrica V = R I V ~ I [R] = volt/ampere = Ohm

29 Resistividade É uma propriedade intrínseca dos materiais L A R ~ L R ~ 1/A R L A R L A ohm.m 2 [] ohm. m m

30 Condutância e condutividade Condutância é o inverso da resistência eléctrica A unidade é o mho ou ohm -1

31 Condutância e condutividade Sendo a resistência do condutor em função das dimensões, é dada por L R A A condutância será então dada por C 1 1 A R L

32 Condutância e condutividade Ao inverso da resistividade ( ) é chamada condutividade ou condutância específica(g) do material. g 1/ C g A L

33 Variação da resistência com a temperatura A resistência de um condutor varia com a temperatura (na maioria dos materiais)

34 Exemplos de valores do coeficiente de temperatura a Alumínio 0,0036 Cobre 0,0040 Níquel 0,0050 Prata 0,0040 Constantan 0,00000 Manganina 0,00003 Niquelina 0,00023

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