Corrente e Resistência Elétrica

(1)

UFOPA – IEG – PC

Corrente e Resistência

Elétrica

Cássio D. B. Pinheiro

cassio.pinheiro@ufopa.edu.br

(2)

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

(3)

Cássio Pinheiro - Corrente e Resistência Elétrica 3

Corrente Elétrica

●

É o movimento ordenado de cargas elétricas.

− Nos sólidos _→ Elétrons livres (Metais).

− Nos líquidos → Cátions e ânions (H

2O+NaCl).

− Nos gases _→ Cátions e elétrons (Gás ionizado).

(4)

Corrente Elétrica

●

Pode ser calculado por:

●

Onde:

− _i_→ Intensidade da corrente elétrica (A). − _Q_→ Quantidade de carga (C).

− _t_→ Tempo (s).

t

Q

i

Δ

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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

automóvel e por uma pilha.

(6)

Tipos de Corrente Elétrica

●

Corrente Alternada

− É aquela cuja intensidade e cujo sentido variam

periodicamente.

− Ex.: Correntes

existentes nas casas e

fornecidas pela usinas

(7)

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

musculares e, dependendo da intensidade, pode até causar parada cardíaca.

(8)

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, como também na cromação e na

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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

lâmpadas fluorescentes.

(10)

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

(11)

Circuito Elétrico

●

Para concepção de um circuito elétrico, são

necessários três elementos.

− São eles _→ Gerador, Condutor e Carga.

(12)

Circuito Elétrico

GERADOR Orienta o movimento _{dos elétrons}

CONDUTOR Assegura a transmissão _{da corrente elétrica.}

(13)

Circuito Elétrico

●

Para que haja corrente elétrica é necessário

que o circuito esteja fechado.

(14)

Resistividade

●

Numa visão simplificada 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

(15)

Resistividade

●

Resistividade elétrica, ou resistência elétrica

específica.

− 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 é o ohm metro (Ửm).

(16)

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 (Ửm).

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

● A → Área da seção do espécime (mƱ).

− Esta relação vale apenas para materiais uniformes e

(17)

Resistividade

●

A resistividade também pode ainda ser

definida como:

− onde:

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

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

− Como forma alternativa de definir a resistividade

tem-se o inverso da condutividade elétrica σ, do

material, ou:

(18)

Resistor

●

São componentes eletro-eletrônicos que tem a

finalidade 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

(19)

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 classificados como

resistores: ferro elétrico, chuveiro, lâmpada incandescente, e outros.

(20)

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

(21)

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).

● R → Resistência (Ử). ● i → corrente (A).

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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 (Ửm).

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

L

(23)

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 é

percorrida na sequência de componentes a tensão vai se redistribuindo.

(24)

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

(25)

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

elétrica também pode ser expressa em Watts.

100 W 127

V

Capacidade de produzir trabalho de 100W Se for ligada a uma fonte de 127V

(26)

Potência Elétrica

●

Define-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).

(27)

Potência Elétrica

●

A potência elétrica fornecida pelo gerador é

dada pela formula:

P = U.I

●

Onde:

− _P_→ Potência (W).

− _U_→ Tensão/DDP (V).

− _I_→ Corrente (A).

(28)

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.

− Quando ligado entre

(29)

Exercícios de Fixação (1)

●

Por um fio condutor passam

2,0.10

20

elétrons

durante

4s

. Calcule a intensidade de corrente

elétrica que atravessa esse condutor.

Solução:

(30)

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.

(31)

Exercícios de Fixação (3)

● Na figura a seguir temos o

gráfico 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.

Solução:

(32)

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

(33)

Exercícios de Fixação (5)

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

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

Estabelece-se entre A e B uma diferença de potencial U=18V. Determine a

resistência equivalente entre os pontos A e B; calcule a intensidade da corrente e a DDP em cada resistor.

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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

(35)

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

1/Req = 1/20 Req = 20Ử