Apostila de Física 25 Corrente Elétrica

Transcrição

1 Apostila de Física 25 Corrente Elétrica 1.0 Definições Gerador elétrico: Mantém entre seus terminais (pólos) uma diferença de potencial elétrico. Pólo positivo Maior potencial. Pólo negativo Menor potencial. Considere um condutor elétrico em equilíbrio eletrostático Elétrons livres estão em movimento desordenado. Ligando-se esse condutor a um gerador elétrico, ele fica submetido ao campo elétrico do gerador. Os elétrons atuam em movimento ordenado Corrente elétrica. A parte da Eletricidade que estuda a corrente elétrica chama-se Eletrodinâmica. 2.0 Intensidade da Corrente Elétrica Na ligação entre um condutor metálico e um gerador, os elétrons passam pela seção transversal do condutor num intervalo de tempo. A intensidade de corrente elétrica é a relação entre a carga do elétron e o intervalo de tempo: Corrente contínua constante: Toda corrente de sentido e intensidade constante com o tempo. A intensidade média da corrente elétrica em qualquer intervalo de tempo é a mesma. Corrente alternada Muda periodicamente de intensidade e sentido.

2 Unidade da corrente elétrica Ampère (A): Miliampère (ma) = 10-3 A. Microampère (μa) = 10-6 A. A unidade Coulomb é definida pela unidade Ampère 1 Coulomb é a carga elétrica que atravessa, durante 1 segundo, a seção transversal de um condutor pelo qual circula uma corrente elétrica de intensidade 1 Ampère. 3.0 Sentido da Corrente Elétrica O sentido do movimento dos elétrons é oposto ao sentido do campo elétrico no interior do condutor metálico. Corrente convencional: O sentido da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico no interior do condutor. É imaginada como sendo constituída de cargas positivas em movimento. Sai do pólo positivo par ao pólo negativo Tem sentido contrário ao sentido real de movimento dos elétrons. 4.0 Circuito Elétrico O conjunto de aparelhos com os quais se podem estabelecer uma corrente elétrica. Gerador Parte interna do circuito. Demais aparelhos Parte externa do circuito. Fechar circuito Efetuar a ligação que permite a passagem da corrente elétrica. Abrir circuito Interrompera ligação que permite a passagem da corrente elétrica. As operações acima se efetuam por meio da chave Ch.

3 5.0 Efeitos da Corrente Elétrica O efeito da corrente elétrica ao passar nos condutores depende da natureza do condutor e da intensidade da corrente. 5.1 Efeito Fisiológico Passagem de corrente elétrica em organismos vivos. Age no sistema nervoso provocando contrações musculares Choque elétrico. Pior caso de choque: A corrente elétrica entra por uma mão e sai por outra. Atinge o tórax de ponta a ponta Grande chance de atingir o coração e a respiração. Valor mínimo de intensidade de corrente elétrica que percebemos é 1 ma Sensação de cócegas ou formigamento. 10 ma Perda de controle dos músculos, sendo difícil abrir a mão e livra-se do contato. Valor mortal está entre 10mA e 3A Se atingir o coração, tem intensidade suficiente para mudar seu ritmo. Se a intensidade for mais alta, pode paralisar o coração. 5.2 Efeito Térmico (Joule) Choque de elétrons livres contra os átomos dos condutores. Os átomos vibram mais intensamente ao receberem energia Quanto maior a vibração, maior será a temperatura do condutor. O efeito é o aquecimento do condutor. Usado em aquecedores. 5.3 Efeito Químico São as determinadas reações químicas que ocorrem quando a corrente elétrica atravessa soluções eletrolíticas. Aplicação em recobrimento de metais. 5.4 Efeito Magnético Se manifesta pela criação de um campo magnético na região em torno da corrente. É constatada pelo uso da bússola. É mais abordado em eletromagnetismo.

4 6.0 Medida da Intensidade de Corrente Elétrica Amperímetros medem a intensidade de uma corrente elétrica. Possuem 2 terminais acessíveis e devem ser colocados no circuito de modo que a corrente a ser medida possa atravessá-los. Circuitos que oferecem 1 caminho para a corrente A intensidade de corrente é a mesma em todos os pontos. Circuitos que oferecem mais de 1 caminho para a corrente: Dividida em ramos. Nós Os pontos nos quais a corrente se divide. Cada ramo produz uma intensidade i 1 e i 2. Regra dos nós Em um nó, a soma das intensidades de corrente que chegam é igual à soma das intensidades de corrente que saem. 7.0 Energia e Potência da Corrente Elétrica Considere 2 pontos A e B de um trecho em um circuito. O movimento das cargas elétricas só será possível se for mantida a ddp entre os pontos A e B. Trabalho das forças elétricas ao atravessar o trecho AB: 7.1 Primeiro Caso Se, então. A energia elétrica da corrente diminui. O movimento é espontâneo. O trabalho é motor. A potência elétrica consumida é: A energia elétrica E EL consumida no trecho AB é: 7.2 Segundo Caso Se, então. A energia elétrica da corrente aumenta. O movimento é forçado. O trabalho é resistente. É o caso do gerador elétrico. A potência elétrica e a energia elétrica E EL são fornecidas pelo gerador.

5 7.3 Unidades de Energia e Potência Elétrica Geralmente grava-se nos aparelhos elétricos a potência elétrica que eles consomem e a ddp a que devem ser ligados. A potência é medida em quilowatts (kw 10³W). No Sistema Internacional de Unidades, a energia elétrica é medida é Joule: Usualmente, a energia elétrica é medida em quilowatt-hora (kwh).