Aula 3 - Eletrodinâmica Prof. Marcio Kimpara

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1 ELETRICIDADE Aula 3 - Eletrodinâmica Prof. Marcio Kimpara Universidade Federal de Mato Grosso do Sul

2 Prof. Marcio Kimpara 2 Eletrodinâmica Na eletrodinâmica, estudaremos o movimento das cargas elétricas em de forma ordenada. Corrente Elétrica

3 Prof. Marcio Kimpara 3 Eletrodinâmica Contudo, não se pode dizer que todo movimento de cargas elétricas seja uma corrente elétrica. Lembremos que num fio metálico, por exemplo, existe movimento de cargas elétricas. Todos os elétrons livres estão em movimento, devido à agitação térmica. No entanto, o movimento é caótico.

4 Prof. Marcio Kimpara 4 Corrente Elétrica Então, afinal o que é corrente elétrica? Corrente elétrica é o fluxo ou movimento de partículas carregadas de forma ordenada. Como ordenar o movimento dos elétrons? Porém para existir corrente elétrica entre dois pontos deve-se haver uma diferença de potencial elétrica entre os mesmos dois pontos

5 Prof. Marcio Kimpara 5 Tensão ou d.d.p Para entendermos a d.d.p, relembremos o seguinte: todo corpo que está eletrizado é porque recebeu ou cedeu elétrons. Como a carga de um elétron é representada por (-) o corpo que recebeu elétrons fica carregado negativamente, ficando o corpo que cedeu elétrons carregado positivamente, pois o mesmo tem falta de elétrons. Portanto esse desequilíbrio de cargas entre dois corpos revela que ambos têm um potencial elétrico diferente, ou seja, existe uma diferença de potencial entre eles.

6 Prof. Marcio Kimpara 6 Fontes de tensão Então consideremos um dispositivo capaz de manter uma diferença de potencial entre dois corpos. Esses dispositivos são denominados de geradores (fontes). Ex: pilhas, baterias ddp =(VA VB) VA + VB

7 Prof. Marcio Kimpara 7 Corrente Elétrica - +

8 Prof. Marcio Kimpara 8 Corrente Elétrica Entretanto, existem duas condições fundamentais para a circulação de corrente elétrica: 1) Uma diferença de potencial (d.d.p), ou seja, uma tensão que force os elétrons a se movimentarem; 2) Um caminho para os elétrons circularem, ou seja, um fio condutor. É importante lembrar que esse fio deve ter uma seção circular ou bitola compatível com a intensidade de corrente que ele irá transportar.

9 Prof. Marcio Kimpara 9 Materiais elétricos O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o cobre possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo. Obviamente, os materiais isolantes devem corresponder aos materiais que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos seus átomos

10 Prof. Marcio Kimpara 10 Corrente Elétrica A corrente elétrica é o movimento ordenado dos elétrons livres, ou seja, é o deslocamento de partículas portadoras de carga elétrica dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades.

11 Prof. Marcio Kimpara 11 Unidade SI Corrente elétrica Unidade de medida: Ampère (A) Tensão elétrica Unidade de medida: Volt (V)

12 Prof. Marcio Kimpara 12 Intensidade da corrente i Q t A intensidade de corrente elétrica ( i ), é dada pela quantidade de carga Δq que passa durante um tempo (Δt) através de uma secção transversal de um condutor. Um ampère corresponde a passagem de 1 coulomb de cargas em cada segundo * Cada elétron tem carga igual a 1, C

13 Prof. Marcio Kimpara 13 Unidade SI Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita ka MA GA 23mA A na A ma A Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda

14 Prof. Marcio Kimpara 14 Sentido da corrente Sentido real: Como os prótons estão presos no núcleo e somente os elétrons estão livres para circular, significa que a corrente elétrica, que é formada por elétrons, se dá do polo negativo para o polo positivo. Sentido convencional: Quando a eletricidade foi descoberta achava-se que a corrente ia do polo positivo para o negativo. Mesmo após a descoberta de que era o elétron é que se movimentava e portanto, o sentido era o inverso, convencionou-se que era melhor manter o sentido anterior pois já se estava acostumado a trabalhar desta forma. É importante destacar que o sentido da corrente adotado não altera em nada o funcionamento do circuito.

15 Prof. Marcio Kimpara 15 Condições para a corrente elétrica se estabelecer FONTE TENSÃO Exerce pressão e orienta o movimento dos elétrons CONDUTOR Assegura a transmissão da corrente elétrica. CARGA CONSUMIDORA Utiliza a corrente elétrica (transforma em trabalho: luz, calor, ventilação, etc)

16 Prof. Marcio Kimpara 16 Tensão (e corrente) contínua Corrente contínua CC (ou DC - do inglês direct current) é o fluxo ordenado de cargas elétricas no mesmo sentido. Além disso, o valor é constante. Esse tipo de corrente é gerado por baterias, pilhas, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias.

17 Efeito fisiológico É o efeito da passagem da corrente elétrica em organismos vivos provocando contrações musculares; Popular choque elétrico Pode afetar o coração, respiração, causar lesões e até provocar reações químicas Qualquer corrente acima de 1mA provoca sensação de formigamento leve Entre 10 a 25mA fará com que o organismo perca o controle muscular, dificuldade em respirar 25 a 50 ma leva à paralisia respiratória Próximo de 100 ma o coração bate descompassado (fibrilação) Entre 100 ma e 200 ma o risco de morte é iminente

18 Efeito Magnético Observado por Oersted Manifesta-se pelo surgimento de um campo magnético, na região ao redor de um condutor percorrido por corrente elétrica. Efeito responsável pelo funcionamento de transformadores e motores elétricos;

19 Efeito luminoso Em certas condições, a passagem de corrente elétrica, através de um gás rarefeito, provoca emissão de luz As lâmpadas fluorescentes são aplicações desse efeito

20 Efeito químico Eletrólise - é o processo de obtenção de uma reação de óxido-redução por meio de uma corrente elétrica. Reação não espontânea provocada pelo fornecimento de energia elétrica. A eletrólise possui muitas aplicações na indústria química, na produção de metais, como sódio

21 Efeito térmico (Joule) Se manifesta toda vez que um condutor é atravessado por uma corrente elétrica. Parte da energia elétrica se transforma em energia térmica, aumentando a temperatura desse condutor; Esse efeito é a base de funcionamento de aquecedores, fornos elétricos, chuveiros, secadores, fusíveis, etc

22 Prof. Marcio Kimpara 22 Circuito Elétrico Circuito elétrico é um conjunto formado por um gerador elétrico, um condutor em circuito fechado e um elemento (ou conjunto de elementos) capaz de utilizar a energia produzida pelo gerador. Um circuito consiste em um número qualquer de elementos unidos por seus terminais, estabelecendo pelo menos um caminho fechado atráves do qual a carga possa fluir. Boylestad Introdução à análise de circuitos

23 Prof. Marcio Kimpara 23 Resistor Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito. Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material.

24 Prof. Marcio Kimpara 24 Resistência Dependente: (a) do material de que é feito (b) de sua geometria: R = ρ. L/A onde ρ é a 'resistividade do material', L é o comprimento do fio e A a área de sua seção transversal, (c) e da sua temperatura (pois afeta o estado de vibração de suas partículas) Não depende: (a) independente da d.d.p. aplicada (b) independente da intensidade de corrente circulante.

25 Prof. Marcio Kimpara 25 Resistor LEI DE OHM O físico e matemático alemão chamado George Simon Ohm verificou que quando aplicava uma tensão entre os terminais do resistor, a relação entre a tensão elétrica aplicada e a intensidade de corrente elétrica que o percorria, era constante quando a temperatura era mantida constante. Esta relação foi chamada de resistência elétrica do resistor.

26 Prof. Marcio Kimpara 26 Resistência Define-se resistência como sendo a capacidade de um fio condutor ser opor a passagem de corrente elétrica através de sua estrutura. Verifica-se experimentalmente que a resistência elétrica de um resistor depende do material que o constitui e de suas dimensões. A resistência elétrica não depende nem da tensão, nem da corrente elétrica, mas sim da temperatura e do material condutor.

27 Prof. Marcio Kimpara 27 Resistor LEI DE OHM V R. i É importante destacar que essa lei nem sempre é válida, ou seja, ela não se aplica a todos os resistores, pois depende do material que constitui o resistor. Quando ela é obedecida, o resistor é dito resistor ôhmico ou linear.

28 Prof. Marcio Kimpara 28 Simbologia A unidade da resistência é o Ohm (Ω)

29 Prof. Marcio Kimpara 29 Exemplo Determine o valor da corrente do circuito em ma. 25 Ω 10V i

30 Para memorizar... Prof. Marcio Kimpara 30