UFOPA – IEG – PC
UFOPA – IEG – PC
Corrente e Resistencia
Elétrica
Cássio D. B. Pinheiro
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
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
Corrente Elétrica
●
É o movimento ordenado de cargas elétricas.
– Nos sólidos → Elétrons livres (Metais).
– Nos líquidos → Cátions e ânions (H2O+NaCl).
Corrente Elétrica
●
Pode ser calculado por:
●
Onde:
– i → Intensidade da corrente elétrica (A).
– Q → Quantidade de carga (C).
– t → Tempo (s).
t
Q
i
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
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
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
Tipos de Corrente Elétrica
●
Corrente Alternada
– É aquela cuja intensidade e cujo sentido variam
periodicamente.
– Ex.: Correntes
existentes nas casas e
fornecidas pela usinas
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
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,
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
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
Circuito Elétrico
●
Para concepção de um circuito elétrico, são
necessários três elementos.
Circuito Elétrico
GERADOR Orienta o movimentodos elétrons
CONDUTOR Assegura a transmissãoda corrente elétrica.
Circuito Elétrico
●
Para que haja corrente elétrica é necessário
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
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
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
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
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
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
Resistor
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
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
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).
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
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
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
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
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).
Potência Elétrica
●
A potência elétrica fornecida pelo gerador é
dada pela formula:
P = U.I
●
Onde:
– P → Potência (W).
– U → Tensão/DDP (V).
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.
Exercícios de Fixação (1)
●
Por um fo condutor passam
2,0.10
20elétrons
durante
4s
. Calcule a intensidade de corrente
elétrica que atravessa esse condutor.
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.
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.
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
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
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
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
