ELETRICIDADE Eletrodinâmica Eletrostática Eletromagnetismo
Átomo Núcleo Prótons carga positiva (+e). Nêutrons carga neutra. Eletrosfera Eletrons carga negativa (-e). Carga Elétrica Elementar e = 1,6 x 10-19 C
Estrutura ou rede cristalina Condutores Possuem elétrons livres nas últimas camadas. Todos os metais são condutores. Isolantes Não possuem elétrons livres nas últimas camadas. Isolante = dielétrico
Movimento aleatório dos elétrons *Condutor em equilíbrio eletrostático, como por exemplo, a estrutura metálica de sua carteira neste momento.
Corrente elétrica em Solidos ***Note que o sentido convencional de corrente é contrário ao movimento dos elétrons.
A corrente elétrica no filamento da lâmpada produz luz e muito calor.
Corrente elétrica em Líquidos Os portadores de cargas são íons positivos (cátions) ou negativos (ânions). ***Note que o sentido convencional de corrente é do positivo para o negativo.
Corrente elétrica em Gases Nos gases ionizados a corrente elétrica é constituida por íons e elétrons. Exemplo: lâmpadas fluorescentes, luminosos de gás neon.
Intensidade de Corrente elétrica(i) Q ΔQ C (Coulomb) i t Δt s (segundos) i A (Ampère) 1A 1 C s André-Marie Ampère (1775-1836)
ΔQ = n. e n número de portadores de carga. e carga elétrica elementar. e = 1,6 x 10-19 C i n e. t
Corrente Contínua i t Corrente Alternada
Gráfico i x t i ΔQ Q N A t
Tensão elétrica V W El No S.I. é dada em volts (V) q 1V 1 J C *** O mesmo que diferença de potencial (d.d.p.)
Resistencia elétrica Pode ser entendida como a maior ou menor oposição que um dado condutor ( resistor) oferece a passagem de corrente elétrica. R V i No S.I. é dada em ohm (Ω)
Efeito Joule É a dissipação de calor por um resistor quando percorrido por uma corrente elétrica.
Primeira Lei de Ohm V R const. i Condutor ôhmico: reta
Primeira Lei de Ohm Condutor não ôhmico: gráfico não é uma reta Neste R varia com a tensão (d.d.p.)
Segunda Lei de Ohm L R A. L A ρ resitividade do material (Ω.m). A área da secção transversal do resistor(m 2 ). L comprimento (m)
Exemplo: O filamento de tungstênio de uma lâmpada tem resistência de 20 Ω a 20 o C. Sabendo-se que sua secção transversal mede 10-4 m 2 e que a resistividade do tungstênio a 20 o C é 5 x 10-8 Ω.m determine o comprimento do filamento.
Bitolas ideais para algumas aplicações (Em mm²) Iluminação 110V: 1,5 Tomadas 110V: 2,5 Tomadas 220V: 2,5 Chuveiros e torneiras elétricas 220V: 6 Condicionadores de ar: 4
Potência elétrica Expressa a rapidez com que uma energia é transformada. Neste caso, a razão entre a energia elétrica e o intervalo de tempo para transformá-la em outra. watts (W) P En t joules (J) segundos (s) * 1W = 1 J/s
Potência elétrica num Resistor P Vi P Ri P V R 2 2 V Ri. i V R Chuveiro Elétrico R A < R B => P A > P B
Potência Nominal É a potência de funcionamento de um certo aparelho resistivo quando ligado na tensão (D.D.P.) declarada. P V R 2
Unidade Prática de Energia kwh En P En P( kw). t( h) t * 1kW = 1.000 W _ :1.000 1kWh=10 3 W.3,6x10 3 s 1kWh = 3,6x10 6 J 1 h = 3.600 s =3,6 x 10 3
Fusível É um limitador de corrente, que protege o circuito elétrico em caso de curto-circuito. Hoje em dia também se usa disjuntores termo magnéticos para este fim.
Elementos de um Circuito Elétrico Fonte de Tensão Chave liga/desliga Diodo Resistor
Chave Tipo Faca
Elementos de um Circuito Elétrico Reostato: resistor variável Potenciômetro: resistor variável
Associação em Série i R 1 R 2 R 3 R 1 R 2 R 3 i 1 i 2 i 3 i1 i2 i3 V - i = i 1 = i 2 = i 3 =... V = V 1 + V 2 + V 3 +... R EQ = R 1 + R 2 + R 3 +... Para n resistores iguais(em série): R EQ = n.r
Pela Segunda Lei de Ohm podemos entender a associação em série: A L. L R A Quanto mais resistores em série, maior o L => maior resistência
Associação em Paralelo R 1 R 2 R 3 i 1 i 2 i = i 1 + i 2 + i 3 +... i 3 i V 1 = V 2 = V 3 =... U + V - 1 R EQ 1 R 1 1 R 2 1 R 3...
Pela Segunda Lei de Ohm podemos entender a associação em paralelo: A L. L R A Quanto mais resistores em paralelo, maior A => menor resistência A A A
Para n resistores iguais(em paralelo): R EQ R n Para dois resistores em paralelo: R EQ R R R 1 1. R2 2 ***Em uma casa a ligação é feita em paralelo. Em nossa região os aparelhos funcionam em 220 V.
Associação Mista
Quando associamos lâmpadas em série, a de menor potência nominal dissipará maior potência, visto que elas tem maior resistência. R 1 R 2 R 3 i1 i2 i3 i - P Ri 2 i = i 1 = i 2 = i 3 =...
Curto Circuito No curto-circuito a resistência é nula: a corrente prefere este caminho.
Instrumentos Elétricos de Medida Amperímetro Mede a intensidade de corrente elétrica. É ligado em série. ***Um amperímetro ideal tem resistência interna nula.
Voltímetro Mede a diferença de potencial (d.d.p.) ou tensão entre dois pontos de um circuito. É ligado em paralelo. ***Um voltímetro ideal tem resistência interna infinita.
Amperímetro Ligado em série. Voltímetro Ligado em paralelo.