Corrente e Resistencia Elétrica

Texto

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UFOPA – IEG – PC

UFOPA – IEG – PC

Corrente e Resistencia

Elétrica

Cássio D. B. Pinheiro

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Introdução

Os condutores metálicos possuem elétrons

livres.

– Eles podem mover-se com

facilidade, enquanto as cargas positivas estão presas ao

núcleo por forças muito fortes.

– Esse movimento dos elétrons

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Introdução

Para que os elétrons livres se desloquem

ordenadamente.

– É necessário estabelecer uma

diferença de potencial entre dois pontos do condutor.

– Assim eles passam a caminhar

no sentido do potencial mais alto, devido á força elétrica.

– Este movimento gera uma

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Corrente Elétrica

É o movimento ordenado de cargas elétricas.

– Nos sólidos → Elétrons livres (Metais).

– Nos líquidos → Cátions e ânions (H2O+NaCl).

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Corrente Elétrica

Pode ser calculado por:

Onde:

i → Intensidade da corrente elétrica (A).

Q → Quantidade de carga (C).

t → Tempo (s).

t

Q

i

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Corrente Elétrica

Aplicando uma DDP num fo metálico, surge

nele uma corrente elétrica.

– Na maioria dos casos, a corrente elétrica não

ocorre no vácuo, mas sim no interior de um condutor.

– Mas pode ser um

simples jato de

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Corrente Elétrica

Não se pode dizer que todo movimento de

carga elétrica seja uma corrente elétrica.

– No fo metálico, mesmo antes da aplicação de DDP,

já existe movimento de cargas.

– Todos os elétrons

livres estão em

movimento, devido à agitação térmica. No entanto, o

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Tipos de Corrente Elétrica

Corrente Continua

– É aquela cuja intensidade e cujo sentido se mantém

constantes ao longo do tempo.

– Ex.: Correntes estabelecidas por uma bateria de

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Tipos de Corrente Elétrica

Corrente Alternada

– É aquela cuja intensidade e cujo sentido variam

periodicamente.

– Ex.: Correntes

existentes nas casas e

fornecidas pela usinas

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Efeitos da Corrente Elétrica

Efeito Joule

– Quando uma corrente passa por um condutor

metálico, há a transformação de energia elétrica em energia térmica.

– Ex.: Ferro de passar roupa, Chuveiro elétrico.

Efeito Fisiológico

– Impulsos nervosos no corpo são transmitidos por

estímulos elétricos, provocando contrações

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Efeitos da Corrente Elétrica

Efeito Químico

– Esse efeito resulta de um

fenômeno elétrico

molecular, sendo objeto de estudo da Eletroquímica.

– O aproveitamento do efeito

químico se dá, por exemplo, nas pilhas, na eletrólise,

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Efeitos da Corrente Elétrica

Efeito Luminoso

– Também resulta de um

fenômeno elétrico molecular.

– A excitação eletrônica

pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como nas

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Efeitos da Corrente Elétrica

Efeito Magnético

– Toda corrente elétrica gera ao seu redor um

campo magnético.

– Essa efeito é inerente à

corrente elétrica e a sua descoberta consolidou a associação entre a

eletricidade e o

magnetismo, dando origem ao

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Circuito Elétrico

Para concepção de um circuito elétrico, são

necessários três elementos.

(15)

Circuito Elétrico

GERADOR Orienta o movimentodos elétrons

CONDUTOR Assegura a transmissãoda corrente elétrica.

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Circuito Elétrico

Para que haja corrente elétrica é necessário

(17)

Resistividade

Numa visão simplifcada pode-se imaginar que

os portadores de carga vão colidindo com as

partículas que constituem um condutor;

– Parte da energia elétrica é transformada em

energia térmica.

– Mesmo que os condutores permitam a fácil

passagem de elétrons, eles fazem uma certa resistência a passagem destes.

– Todas as cargas em um circuito elétrico oferecem

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Resistividade

Resistividade elétrica, ou resistência

elétrica específca.

– É uma medida da oposição

de um material ao fluxo de corrente.

– Quanto mais baixa, mais

facilmente o material permite a passagem de uma carga elétrica.

– A unidade SI da

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Resistividade

● A resistência elétrica R de um dispositivo está

relacionada com a resistividade ρ de um material,

e é dada por:

– Onde:

ρ → Resistividade elétrica (Ωm).

R → Resistência de um espécime uniforme do material (Ω). ● ℓ → Comprimento do espécime (m).

A → Área da seção do espécime (m²).

– Esta relação vale apenas para materiais uniformes e isotrópicos, com seções transversais também

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Resistividade

A resistividade também pode ainda ser

defnida como:

– onde:

E → Magnitude do campo eléctrico (V/m).

J → Magnitude da densidade de corrente (A/m²).

– Como forma alternativa de defnir a resistividade

tem-se o inverso da condutividade elétrica σ, do

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Resistor

São componentes eletro-eletrônicos que tem a

fnalidade de oferecer resistência à passagem

da corrente elétrica.

– Reduz de maneira

controlada a intensidade da corrente.

– Em um circuito,

faz cair a tensão a um valor mais

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Resistor

● Muito usado na eletrônica e seu princípio de

funcionamento é baseado na conversão de

energia elétrica em térmica pelo Efeito Joule.

– Pode ser considerado como todo dispositivo elétrico

que transforma exclusivamente energia elétrica em energia térmica.

– Alguns dispositivos elétricos classifcados como

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Resistor

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Resistor

● Uma forma de especifcar o valor da resistência é

colocando faixas coloridas, que codifcam o valor.

– As três faixas, que indicam o valor nominal estão mais

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Lei de Ohm

Designada em homenagem ao seu idealizador

Georg Simon Ohm.

– Indica que a DDP V entre dois pontos de um

condutor é proporcional à corrente elétrica I.

– Quando a lei é verdadeira em um resistor, este

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Lei de Ohm - 1ª

Sendo mantida constante a temperatura de

um resistor, sua resistência elétrica

permanecera constante.

– Aplicada uma DDP nos terminais de um resistor,

este será atravessado por uma corrente elétrica proporcional a tensão aplicada.

U=R.i

– Onde:

U → Tensão (v).

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Lei de Ohm - 2ª

Permite calcular a resistência de um condutor

em função da substância que o constitui e de

suas características geométricas.

– Onde:

ρ → Resistividade elétrica (Ωm).

R → Resistência de um material uniforme (Ω). ● ℓ → Comprimento do material (m).

A → Área da seção do material (m²).

L

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Associação de Resistores

Circuito em Série

– A corrente passa pelos componentes do circuito em

sequência, um a um.

– A intensidade da corrente

é a mesma em todos os pontos desta ligação.

– A medida que a corrente

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Associação de Resistores

Circuito em Paralelo

– Cada componente do circuito recebe a mesma

tensão.

– A corrente que vai circular por cada componente

depende de sua necessidade.

– Cada componente da

associação deve ter um dos pólos indo ao positivo do gerador e o outro indo ao

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Potência Elétrica

Capacidade de produzir trabalho.

– Da mesma forma, as cargas elétricas possuem uma

capacidade de produzir trabalho.

– A capacidade de produzir trabalho de uma carga

(31)

Potência Elétrica

Defne-se a potência elétrica

P

para qualquer

máquina pela relação entre a quantidade de

energia transformada

∆E

e o correspondente

intervalo de tempo

∆t

.

Onde

P → Potência elétrica (W).

E → Energia (J).

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Potência Elétrica

A potência elétrica fornecida pelo gerador é

dada pela formula:

P = U.I

Onde:

P → Potência (W).

U → Tensão/DDP (V).

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Potência Elétrica

É norma gravar-se, nos aparelhos elétricos, a

potência elétrica que eles consomem, bem

como o valor da DDP a que deve ser ligado.

Se um aparelho traz a inscrição 110W – 127V.

– Consome a potência elétrica de 110W.

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Exercícios de Fixação (1)

Por um fo condutor passam

2,0.10

20

elétrons

durante

4s

. Calcule a intensidade de corrente

elétrica que atravessa esse condutor.

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Exercícios de Fixação (2)

● Uma corrente elétrica com intensidade de 8,0 A

percorre um condutor metálico. Determine o tipo e o número de partículas carregadas que atravessam

uma secção transversal desse condutor, por segundo.

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Exercícios de Fixação (3)

● Na fgura a seguir temos o

gráfco da tensão U aplicada a

um condutor em função da

intensidade da corrente i que o

percorre. Determine o valor da resistência quando a tensão

vale 20V e 60V.

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Exercícios de Fixação (4)

Os resistores são elementos de circuito

que consomem energia elétrica,

convertendo-a integralmente em energia

térmica. A conversão de energia elétrica

em energia térmica é chamada de:

a) Efeito Joule

b) Efeito Térmico c) Condutores

d) Resistores

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Exercícios de Fixação (5)

● Os pontos A e B da fgura são os terminais de uma

associação em série de três resistores de resistência R1=1Ω, R2=3Ω e R3=5Ω.

Estabelece-se entre A e B uma diferença de

potencial U=18V.

Determine a resistência equivalente entre os

pontos A e B; calcule a

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Exercícios de Fixação (5)

– Cálculo da Corrente

● U = i.( R1 + R2 + R3)

● 18 = i.(1 + 3 + 5)

● 9.i = 18

● i = 18/9

● i = 2A

– Corrente de 2A para

todos os resistores.

● U = R.i

– U1 = 1.2

– U1 = 2V

– U2 = 3.2

– U2 = 6V

– U3 = 5.2

– U3 = 10V

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Exercícios de Fixação (6)

No circuito esquematizado, determine a

resistência equivalente entre os pontos A e B.

Solução:

1/Req = 1/R1 + 1/R2 1/Req = 1/30 + 1/60 1/Req = (2 + 1)/60 1/Req = 3/60

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Referências

temas relacionados : Circuito elétrico