Aula 10 de
Aula 10 de Física
Física
El t
ti
El t
ti
Eletromagnetismo
Eletromagnetismo
((Eletrodinâmica
Eletrodinâmica))
Corrente
Corrente Elétrica
Elétrica
São muito importantes os fenômenos em que a car-ga elétrica se desloca no interior do condutor. Chama-se
corrente elétricaà carga elétrica em movimento.
Corrente
Corrente Elétrica
Elétrica
Condutores metálicos possuem elétrons livres, que podem mover-se com facilidade, mas esmover-se movi-mento dos elétrons é desordenado.
Para que os elétrons livres se desloquem ordenadamente, é ne-cessário 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 (F) pois:
F = q . E
Sentido
Sentido
Nos condutores sólidos, osentido da corrente trica corresponde ao sentido do movimento dos elé-trons, pois são eles que se deslocam. Ou seja, a corrente é do potencial menor (pólo negativo) para o potencial maior (pólo positivo).
Existem o sentido real e o convencional.
Tipos
Tipos
Considera-se dois tipos de corrente elétrica: Corrente elétrica continua(CC): É aquela cuja inten-sidade e sentido se mantém constantes ao longo do tem-po. Por exemplo, temos as correntes de uma bateria de automóvel ou de uma pilha.
Corrente elétrica alternada(CA): É aquela cuja inten-sidade e sentido variam periodicamente. É o caso das correntes fornecidas pelas usinas hidrelétricas.
Efeitos
Efeitos
Quando uma corrente passa por um condutor me-tálico, há a transformação de energia elétrica em ener-gia térmica.
Esse efeito é denominadoEfeito Joule.
Efeitos
Efeitos
Efeito Fisiológico, os impulsos nervosos no corpo
humano são transmitidos por estímulos elétricos, uma corrente elétrica externa provoca contrações musculares no nosso organismo dependendo da sua intensidade pode causar parada cardíaca, porém, a tensão necessária para produzir uma parada cardíaca é alta, pois o corpo huma-no é um péssimo condutor quando comparado com os metais.
Efeitos
Efeitos
Efeito químico: Esse efeito resulta de um fenômeno
elétrico molecular. O aproveitamento do efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas, na eletrólise, como tam-bém na cromação e na niquelação de objetos.
Efeitos
Efeitos
Efeito luminoso:Esse efeito resulta também de um
fenômeno elétrico molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como ob-servamos nas lâmpadas fluorescentes.
Circuito
Circuito Elétrico
Elétrico
Umcircuitoconsiste em um caminho fechado onde a
origem e o fim correspondem ao mesmo ponto.
Em eletricidade representamos umcircuito elétrico
conforme o esquema abaixo:
Intensidade
Intensidade de
de Corrente
Corrente Elétrica
Elétrica
Considere um condutor elétrico. Suponha que em um intervalo de tempo t, pela seção transversal S, passe uma quantidade de carga Q, em módulo.
Intensidade
Intensidade de
de Corrente
Corrente Elétrica
Elétrica
Define-se comointensidade da corrente elétrica(i)
a relação matemática:
t
e
.
n
t
Q
i
=
=
onde:i – intensidade de corrente (A, Ámpere) Q – carga elétrica (C, Coulomb) t – instante (S, segundos) N – número de elétrons
Intensidade
Intensidade de
de Corrente
Corrente Elétrica
Elétrica
Diferença
Diferença de
de Potencial
Potencial ((ddp
ddp))
Tensão elétrica (V)é a diferença de potencial
elétri-co entre dois pontos de um circuito. Sua unidade de me-dida é o Volt (V). Em outras palavras, a tensão elétrica é a "força" responsável pela movimentação de elétrons.
V = VA- VB
Diferença
Diferença de
de Potencial
Potencial ((ddp
ddp))
Entenda melhor o que é ddp:
Gerador
Gerador de
de Tensão
Tensão
Para que haja deslocamento de cargas é necessário que exista uma ddp entre dois pontos de um condutor.
Umgerador de tensãoé um dispositivo que mantém
por meio de uma ação química (pilha), mecânica (alter-nador) ou outra qualquer, uma ddp entre dois pontos, chamados de pólos.p
Resistência
Resistência
Resistência elétrica(R) é uma característica de
al-guns componentes elétricos, que tem por objetivo trans-formar a energia cinética dos elétrons em energia térmi-ca. É medida em ohms (Ω).
Osresistoressão bipólos passivos, construídos com a finalidade de apresentar resistência elétrica entre doisp pontos de um circuito.
Lei de Ohm
Lei de Ohm
Em condutor que está sendo percorrido por uma cor-rente elétrica, os elétrons ao longo do seu percurso pelo condutor, sofrem uma oposição à sua passagem.
onde:
i – intensidade de corrente (A, Ámpere)
i.
R
V
=
( , p ) R – resistência elétrica (Ω, Ohms) V – Tensão elétrica ou ddp (V, Volts)
Potência
Potência Elétrica
Elétrica
Potênciaé a quantidade de energia por unidade de tempo consumida em um processo.
A potência elétrica (P) fornecida pelo gerador, medi-da em Wats (W), é medi-damedi-da pela formula:
i.
V
P
=
onde:i – intensidade de corrente (A, Ampére) P – Potência elétrica (W, Wats) V – Tensão elétrica ou ddp (V, Volts)
i.
V
P
Potência
Potência Elétrica
Elétrica Consumida
Consumida
A potência elétrica dissipada ao passar por uma resis-tência R será:
E aenergia elétricaE consumida após um tempo t é
i.
R
P
=
g p p
dada pela fórmula:
t.
P
E
=
Unidade de energia no SI – Joule (J) Muito usada – quilowatt-hora (KWh) 1KWh = 3,6 x 106J
Exercícios
Exercícios
1. Através de uma seção transversal de um fio condutor passaram 2,5 x 1021elétrons num intervalo de tempo de 200s. Qual o valor da intensidade de corrente elétrica através desse condutor?
2. Uma carga +q move-se numa superfície de raio R com uma velocidade escalar v. A intensidade de corrente média em um ponto da circunferência é:
média em um ponto da circunferência é:
3. A diferença de potencial entre dois pontos de um condutor é 10 volts. A intensidade da corrente é cons-tante e é igual a 4 ampères. Qual a resistência entre esses dois pontos do condutor?
4. O gráfico anexo representa a intensidade da corrente que percorre um condutor em função do tempo. Sendo a carga elementar e = 1,6 x 10-19C, determine:
(a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do condutor em 6 s;
(b) o número de elétrons que nesse intervalo de tempo atravessou a seção;
(c) a intensidade de corrente elétrica entre 0 e 6 s.
5. Numa seção reta de um condutor de eletricidade, passam 12 C a cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, em ampéres, é igual a:
a) 0,08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2 e) 12
6. Numa seção transversal de um fio condutor passa uma carga de 10 C a cada 2,0s. A intensidade da corrente elétrica neste fio será de:
7. 5,0 micro-coulomb de carga atravessam a seção reta de um fio metálico, num intervalo de tempo igual a 2,0 milissegundos. A corrente elétrica que atravessa a seção é de:
a) 1,0 mA b) 1,5 mA c) 2,0. mA d) 2,5 mA e) 3 0 mA e) 3,0 mA
8. A seção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga Q=1,2.10-3C no intervalo de tempo t=1,5.10-2s.
a) Qual a intensidade da corrente elétrica que atra-vessa essa seção normal?
b) Quantos elétrons atravessam essa seção normal nesse intervalo de tempo?
9. A diferença de potencial entre dois pontos de um condutor é 16 V, e a resistência é 10Ω. Qual a intensidade da corrente que circula?
10. Calcular a diferença de potencial entre dois pontos de um condutor, sabendo que a intensidade da corrente é 5 A e que a resistência entre dois pontos vale 2,2Ω.
11. A resistência de um condutor é 10Ω. Calcular a dife-rença de potencial entre os extremos do condutor em volts, sabendo que a intensidade da corrente que circula é um miliampère.
12. Um condutor de resistência 10 Ω é percorrido por uma corrente de intensidade constante de 2 A. Calcular:
a) a potência absorvida pelo condutor;
b) a energia absorvida pelo condutor durante 30 min.
13. Num escritório são instalados 10 lâmpadas de 100W, que funcionarão, em média, 5 horas por dia. Ao final do mês, à razão de R$ 0,12 por kWh, o valor da conta será:
a) R$ 28,00 b) R$ 25,00 c) R$ 18,00 d) R$ 8,00
14 U h i lét i t l t d 14. Um chuveiro elétrico tem um seletor com duas po-tências: "verão" de 2700W e "inverno" de 4800W. José, o dono deste chuveiro, usa-o diariamente na posição "inver-no", durante 20 minutos. Surpreso com o alto valor de sua conta de luz, José resolve usar na "verão", pelos mesmos 20 minutos diários. Supondo-se que o preço do KWh seja de R$ 0,20, isto representará uma economia diária de:
Resistência
Resistência em
em Série
Série
Dois elementos de resistência estão associados em sé-rie quando apresentam diretamente apenas um ponto ou fio em comum.
Conclusão: se temos um conjunto de resistência R1, R2, R3, …, Rn, dispostos em série, a resistência total será:
R = R1 + R2 + R3 + … +Rn
Resistência
Resistência em
em Paralelo
Paralelo
Dois elementos estão associados em paralelo quando apresentam diretamente dois pontos ou fios em comum.
Conclusão: se temos um conjunto de resistência R1, R2, R3, …, Rn, dispostos em paralelo, a resistência total será:
Rn
1
...
3
R
1
2
R
1
1
R
1
R
1
=
+
+
+
+
Exercícios
Exercícios
15. Considere a associação em série de resistores esque-matizada abaixo. Determine:
a) a resistência equivalente da associação; b) a corrente elétrica i;
16. Três resistências estão ligadas em paralelo a uma bateria de 12 V. Calcule:
a) a resistência equivalente da associação b) as correntes i1, i2e i3;
c) a corrente total do circuito, i = i1+ i2+i3;.
17. No circuito a seguir, determine a leitura do ampe-rímetro A, em ampéres, considerando que a bateria fornece 120 V e tem resistência interna desprezível.
18. Após ter lido um artigo sobre a geometria e formação de fractais, um técnico decidiu aplicar a teoria a associações com resistores de mesmo valor R. Para iniciar seu fractal, determinou que a primeira célula seria a desenhada na figura 1. Em seguida, fez evoluir seu fractal, substituindo cada resistor por uma célula idêntica à original. Prosseguiu a evolução até atingir a configuração dada na figura 2. O resistor equivalente a esse arranjo tem valor:
19. Um indivíduo deseja fazer com que o aquecedor elétrico central de sua residência aqueça a água do reservatório no menor tempo possível. O aquecedor possui um resistor com resistência R. Contudo, ele possui mais dois resistores exatamente iguais ao instalado no aquecedor e que podem ser utilizados para esse fim. Para que consiga seu objetivo, tomando todas as precauções para evitar acidentes, e considerando que as resistências não variem com a temperatura, ele deve utilizar o circuito.
20. Considere o circuito mostrado na figura a seguir.
Assinale a alternativa que contém, respectivamente, os valores da resistência R e da diferença de potencial entre os pontos a e b, sabendo que a potência dissipada no resistor de 5Ωé igual a 45W.
a) 1Ωe 5 V. b) 5Ωe 15 V. c) 10Ωe 15 V. d) 10Ωe 30 V. e) 15Ωe 45 V.
Gabarito
Gabarito
1) 2A 2) D 3) 2,5Ω
4) 5) B
11)
12) 40W e 72000J 13) C
14) R$ 0,14
15) 6 Ω, 2A, 12V e 3V 5) B
6) D 7) A
8) 8 x 10-2A e 7,5 x 1015 9) 1,6 A
10) 11 V
15) 6 Ω, 2A, 12V e 3V 16)0,8 Ω, 2,4 A, 1,2 A e 3,6 A
