1.2 Grandezas físicas: tensão elétrica e corrente elétrica

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1 1.2 Grandezas físicas: tensão elétrica e corrente elétrica Tensão elétrica entre dois pontos do circuito A tensão entre dois pontos de um circuito relaciona-se com o trabalho que a força elétrica realiza para deslocar uma carga elétrica de um ponto para o outro. Movimento de eletrões Força elétrica Fig. 1 A tensão ou diferença de potencial entre os pontos A e B relaciona-se com o trabalho da força elétrica que faz mover uma carga elétrica de A para B. 1

2 Tensão elétrica entre dois pontos do circuito A tensão ou diferença de potencial é uma grandeza física que se representa por U ou V. É habitual escrever-se também abreviadamente d.d.p. A unidade SI desta grandeza é o volt, símbolo V, em homenagem ao físico Alessandro Volta. Fig. 2 Alessandro Volta Para que haja tensão entre dois pontos de um circuito é preciso originá-la. O gerador é o componente de qualquer circuito elétrico que cria tensão nesse circuito. 3 Pilha de Volta o primeiro gerador eletroquímico O primeiro gerador eletroquímico foi inventado pelo físico italiano Alessandro Volta, no início do século XIX. Flanela humedecida numa solução condutora eletrólito Disco de Cobre Elétrodo Disco de Zinco Elétrodo Para conduzir corrente elétrica mais forte, empilhou vários destes elementos e chamou ao conjunto uma pilha. Fig. 3 Elemento da pilha de Volta Fig. 4 Pilha de Volta 4 2

3 Pilha de Volta o primeiro gerador eletroquímico Pilhas Geradores eletroquímicos Reações químicas originam Corrente elétrica Circuito exterior eletrões Grafite elétrodo positivo Zinco elétrodo negativo Iões do eletrólito Fig. 51 Representação Lorem ipsum dolor. movimento de cargas numa pilha. 5 Pilha de Volta o primeiro gerador eletroquímico Circuito exterior Grafite elétrodo positivo eletrões Zinco elétrodo negativo Iões do eletrólito Fig. 61 Representação Lorem ipsum dolor. movimento de cargas numa pilha. Esta diferença que surge entre os elétrodos corresponde à tensão elétrica responsável pelo: movimento de eletrões no circuito exterior; movimento de iões do eletrólito no interior da pilha, iões negativos no sentido do elétrodo positivo e os iões positivos no sentido do elétrodo negativo. 6 3

4 Medição de tensão entre dois pontos - voltímetros A tensão mede-se com aparelhos chamados voltímetros. Também pode medir-se com multímetros configurados na posição adequada para a tensão. Antes de utilizar o voltímetro deves: 3 V ver qual é o alcance, ou seja, o valor máximo que o voltímetro pode medir; 0,1 V determinar o valor da menor divisão, se o aparelho for analógico. Fig. 7 Escala do voltímetro U = 1,2 V 7 Medição de tensão entre dois pontos - voltímetros Para medir a tensão entre os terminais de um recetor num circuito elétrico fechado liga-se o voltímetro em paralelo aos terminais do recetor. Fig. 9 Esquema de um circuito com um voltímetro Fig. 8 Circuito com voltímetro 8 4

5 Grandeza física corrente elétrica A grandeza física corrente elétrica representa-se pela letra I. Quantos mais eletrões passarem na secção reta do circuito por segundo, maior é o valor da corrente elétrica. Fig. 10 Circuito elétrico simples Nos condutores metálicos e na grafite, relaciona-se com o número de eletrões que passa numa secção reta do circuito por unidade de tempo 9 Grandeza física corrente elétrica O ampere, símbolo A, é a unidade SI da corrente elétrica. Tem este nome em honra do físico André Ampère. Fig. 11 André Ampère Quando, numa secção do circuito, passam 6,25 x eletrões ( eletrões) em cada segundo, diz-se que a corrente elétrica é de 1 ampere (1 A). 10 5

6 Medição da corrente elétrica amperímetros A corrente elétrica mede-se com aparelhos chamados amperímetros ou com multímetros na posição adequada para medir a corrente elétrica Fig. 12 Amperímetro Quando utilizas um amperímetro, deves: ver qual é o alcance do aparelho, pois deve ser sempre superior ao valor que pretendes medir; determinar o valor da menor divisão, quando se trata de um modelo analógico. 11 Medição da corrente elétrica amperímetros Os amperímetros instalam-se nos circuitos elétricos sempre em série. Fig. 14 Esquema de um circuito com um amperímetro Fig. 13 Circuito com amperímetro 12 6

7 Síntese A tensão elétrica ou diferença de potencial, U, entre dois pontos de um circuito está relacionada com o trabalho realizado pela força elétrica que desloca uma carga elétrica entre esses dois pontos. A unidade SI de tensão elétrica é o volt, símbolo V. O múltiplo kilovolt, kv, vale 1000 V e o submúltiplo milivolt, mv, vale 0,001 V. Um gerador elétrico é o dispositivo que cria tensão elétrica num circuito. As pilhas são geradores eletroquímicos: originam energia elétrica à custa de energia química. 13 Síntese O primeiro gerador eletroquímico foi a pilha de Volta, inventada por Alessandro Volta no início do século XIX. Era um empilhamento de vários elementos de pilha constituídos por um disco de cobre e um disco de zinco entre os quais era colocada uma flanela embebida numa solução ácida. Numa pilha há dois condutores diferentes, metálicos ou de grafite, os elétrodos, e uma solução condutora, o eletrólito. As reações químicas que ocorrem no seu interior fazem com que um elétrodo fique negativo, e outro positivo, criando a tensão no circuito elétrico. Reações químicas originam Tensão origina Corrente elétrica 14 7

8 Síntese A tensão entre dois pontos de um circuito mede-se com voltímetros, simbolizados por, que se ligam em paralelo aos pontos do circuito entre os quais se pretende medir a tensão. A corrente elétrica, I, mede o número de cargas elétricas que passam numa secção reta do circuito por unidade de tempo. A unidade SI de corrente elétrica é o ampere, símbolo A. O múltiplo kiloampere, ka, vale 1000 A, e o submúltiplo miliampere, ma, vale 0,001 A. A corrente elétrica mede-se com amperímetros, simbolizados por, que se ligam em série no ponto do circuito onde se pretende medir a corrente elétrica. 15 TPC 1. Verifica se sabes, página 146 e seguintes. Exercícios que ficarem por fazer. 8