Autores
Profs.: Célio Normando e Vasco Vasconcelos
Autores
Profs.: Célio Normando e Vasco Vasconcelos
Física
Física
Introdução ao Estudo da
Eletrodinâmica
Introdução
Introdução
Considere um fio condutor de tal maneira
que não haja diferença de potencial nos
seus extremos.
Considere um fio condutor de tal maneira
que não haja diferença de potencial nos
seus extremos.
Nas aulas anteriores, os condutores estavam
em equilíbrio eletrostático, ou seja, os
elétrons livres possuíam um movimento
desordenado decorrente da agitação térmica.
Nas aulas anteriores, os condutores estavam
em equilíbrio eletrostático, ou seja, os
elétrons livres possuíam um movimento
desordenado decorrente da agitação térmica.
Os elétrons livres deste fio movem-se em
todas
as
direções
com
movimento
desordenado.
Os elétrons livres deste fio movem-se em
todas
as
direções
com
movimento
desordenado.
A
B
Introdução
Introdução
Quando se estabelece uma diferença de potencial nos extremos do fio condutor, os elétrons livres do fio passam a se deslocar ordenadamente da extremidade B para a extremidade A.
Agora as cargas elétricas possuem um movimento ordenado e os fenômenos elétricos decorrentes deste movimento
preferencial das cargas serão analisados pela eletrodinâmica.
Agora as cargas elétricas possuem um movimento ordenado e os fenômenos elétricos decorrentes deste movimento
preferencial das cargas serão analisados pela eletrodinâmica.
A
B
UAB 0 VA > VB E
Como obter uma corrente elétrica?
Para obtermos uma corrente elétrica precisamos de um circuito elétrico Para obtermos uma corrente elétrica precisamos de um circuito elétrico
Circuito elétrico
Para obtermos um circuito elétrico, são necessários três elementos, no mínimo: Para obtermos um circuito elétrico, são necessários três elementos, no mínimo:
Gerador, Condutor e Carga.
GERADOR Orienta o movimento dos elétrons
CONDUTOR Assegura a transmissãoda corrente elétrica.
CARGA Utiliza a corrente elétrica
(transforma em trabalho)
IMPORTANTE: Em um segmento AB de um fio
metálico por onde passa uma corrente elétrica
contínua e constante, a carga elétrica total de
AB é nula.
Para que haja corrente elétrica é necessário
que o circuito esteja fechado.
Corrente Elétrica
É um movimento orientado de cargas elétricas.
É um movimento orientado de cargas elétricas.
Nos estudos iniciais da corrente elétrica, não se sabia
exatamente quais as cargas que se moviam no condutor,
se as positivas ou as negativas. Diante disso,
estabeleceu-se o estabeleceu-seguinte:
Nos estudos iniciais da corrente elétrica, não se sabia
exatamente quais as cargas que se moviam no condutor,
se as positivas ou as negativas. Diante disso,
estabeleceu-se o estabeleceu-seguinte:
A corrente elétrica só se estabelece em um condutor
quando as extremidades deste condutor são
submetidas a uma
diferença de potencial
.
A B
UAB 0 VA > VB
Corrente Elétrica
Observe que as cargas elétricas que se movimentam no interior do condutor são os elétrons e o fazem no sentido de B para A (sentido real da corrente). No entanto, o sentido convencional se conserva até hoje. Assim, sempre que se fala em sentido da corrente, trata-se do sentido convencional.
Observe que as cargas elétricas que se movimentam no interior do condutor são os elétrons e o fazem no sentido de B para A (sentido real da corrente). No entanto, o sentido convencional se conserva até hoje. Assim, sempre que se fala em sentido da corrente, trata-se do sentido convencional.
O sentido da corrente elétrica convencionalmente
adotado é aquele no qual se deslocariam
espontaneamente as cargas positivas no interior do
condutor.
O sentido da corrente elétrica convencionalmente
adotado é aquele no qual se deslocariam
espontaneamente as cargas
positivas no interior do
condutor
.
EA
B
UAB 0 VA > VB Sentido convencionali
A
A
B
Intensidade de Corrente Elétrica
Seja o fio condutor submetido a uma diferença de
potencial.
Seja o fio condutor submetido a uma diferença de
potencial.
Numa determinada secção reta (A) desse condutor, passa
uma determinada quantidade de carga, num certo
intervalo de tempo (t).
Numa determinada secção reta (A) desse condutor,
passa
uma determinada quantidade de carga, num certo
intervalo de tempo (t).
A intensidade da corrente elétrica (i) nesse condutor é a razão entre a carga que atravessa uma secção do condutor e o
intervalo de tempo gasto para isto.
i =
q
t
A
kA
MA
GA
nA
A
mA
Para cada degrau descido, multiplique
por 10-3
Para cada degrau subido, multiplique
por 103
Unidades
0 t i
Tipos de corrente elétrica
Corrente Contínua (C.C) - É aquela em que o sentido
e a intensidade permanecem constantes com o
tempo.
O que representa a área hachurada?
O que representa a área hachurada?
t1 t2 i A = i x (t2 – t1) A = i x (t2 – t1) N N A = i x t A = i x t NN A = qN
A corrente contínua pode ser obtida quando se usa uma
pilha, ou uma bateria.
A corrente contínua pode ser obtida quando se usa uma
pilha, ou uma bateria.
A
0 t i
Corrente Alternada (C.A)
- É aquela em que a
intensidade e o sentido mudam periodicamente com
o tempo.
Nas tomadas de sua casa, encontra-se uma corrente
alternada.
Nas tomadas de sua casa, encontra-se uma corrente
alternada.
Nos metais e no grafite a corrente elétrica tem como portadores de cargas livres os elétrons, e o sentido convencional é igual ao sentido do vetor campo elétrico que se estabelece no interior do condutor.
Tipos de corrente elétrica
+ _
A B
Corrente elétrica convencional
E
Nas soluções eletrolíticas
(uma solução de NaCl
em água, por exemplo) os
portadores de cargas
livres são os
íons positivos
de Na
+e os
íons
negativos
de C
–.
Tipos de corrente elétrica
placas metálicas
A intensidade de corrente na solução, num certo
intervalo de tempo, será calculada pela expressão:
|Q| = |Q
p| + |
Q
n|
i =
|Q|
t
, onde
Q
p: total de cargas dos íons
positivos e
Q
n: total de cargas dos íons
negativos.
Q
p: total de cargas dos íons
positivos e
Q
n: total de cargas dos íons
negativos.
Tipos de corrente elétrica
Nos gases rarefeitos a corrente
elétrica tem como portadores de carga
os íons positivos e negativos como
também a movimentação de elétrons
livres.
Nos
gases rarefeitos
a corrente
elétrica tem como
portadores de carga
os
íons positivos
e
negativos
como
também a movimentação de
elétrons
livres
.
A corrente elétrica que se estabelece nos
condutores eletrolíticos e nos condutores
gasosos (como a que surge em uma
lâmpada fluorescente) é denominada
corrente iônica.
A corrente elétrica que se estabelece nos
condutores eletrolíticos e nos condutores
gasosos (como a que surge em uma
lâmpada fluorescente) é denominada
corrente
iônica
.
Corrente Elétrica
Tipos de condutores:
Tipos de condutores:
a) Primeira classe: Condutores Metálicos
Corrente Elétrica
b) Segunda classe: Condutores Eletrolíticos
b) Segunda classe: Condutores Eletrolíticos
Corrente Elétrica
c) Terceira classe: Condutores Gasosos
Corrente Elétrica
Isolante elétrico é todo meio que oferece boa resistência a
Isolante elétrico é todo meio que oferece boa resistência a
movimentação de portadores de cargas elétricas no seu
movimentação de portadores de cargas elétricas no seu
interior
Efeitos da Corrente Elétrica
Efeito térmico
Os elétrons , acelerados pelas forças elétricas, colidem com os átomos da rede atômica, transferindo-lhes energia, que faz
com que haja um aumento da energia de vibração desses átomos, o que implica macros-copicamente num aumento de temperatura. Este fenômeno, também chamado efeito Joule. Alguns exemplos clássicos:
•Lâmpada incandescente •Chuveiro elétrico
•Ferro elétrico •Fusíveis
Efeito químicoEfeito químico
Fazendo-se passar uma corrente elétrica por uma Fazendo-se passar uma corrente elétrica por uma solução de ácido sulfúrico em água, por exemplo,
solução de ácido sulfúrico em água, por exemplo,
observa-se que da solução se desprende hidrogênio e
observa-se que da solução se desprende hidrogênio e
oxigênio. A corrente elétrica produz, então, uma ação
oxigênio. A corrente elétrica produz, então, uma ação
química nos elementos que constituem a solução.
Efeitos fisiológicos
A corrente elétrica tem ação, de modo geral, sobre todos os tecidos vivos, porque os tecidos são formados de
substâncias coloidais e os colóides sofrem ação da
eletricidade. Mas é particularmente importante a ação da corrente elétrica sobre os nervos e os músculos.
Na ação sobre os nervos devemos distinguir a ação sobre os nervos sensitivos e sobre os nervos motores. A ação sobre os nervos sensitivos dá sensação de dor. A ação sobre os nervos motores dá uma comoção (choque). A
corrente elétrica passando pelo músculo produz nele uma contração.
Efeito magnético
Em 1820, o dinamarquês Oersted descobriu que quando a
corrente elétrica passa em um fio metálico desviava a agulha de uma bússola.
Curiosidade: O primeiro modelo de um motor elétrico nasceu dessas pesquisas.Um fio condutor, que ao ser percorrido pela corrente elétrica, girava quando colocado próximo ao ímã.O mesmo estava convertendo diretamente energia
elétrica em energia mecânica. Uma outra grande aplicação ocorreu quando da invenção dos galvanômetros.
CURIOSIDADE: Parada respiratória
A máxima corrente que uma pessoa pode tolerar ao segurar um eletrodo, podendo ainda largá-lo usando os músculos diretamente estimulados pela corrente, segundo
determinações experimentais em corrente alternada de 50/60 Hz, são valores de 6 a 14 mA, em mulheres (10 mA
de média) e 9 a 23 mA em homens (16 mA de média); portanto uma corrente elétrica inferior à necessária ao
funcionamento de uma lâmpada incandescente normalmente usada em nossas residências. Correntes superiores a estas podem causar uma parada respiratória,
contração de músculos ligados à respiração e/ou à paralisia dos centros nervosos que comandam a função respiratória. Se a corrente permanece, o indivíduo perde a
consciência e morre sufocado. A rapidez da aplicação da respiração artificial (boca a boca), e do tempo pelo qual ela
é realizada, principalmente intervir imediatamente após o acidente (em 3 ou 4 minutos no máximo) para evitar asfixia da vítima ou mesmo lesões irreversíveis nos tecidos
Efeito luminoso
A corrente elétrica num gás apresenta movimentos de íons e elétrons. As constantes colisões dessas partículas com os
átomos do gás faz com que haja transferência de energia ; parte dessa energia faz com que elétrons dos átomos sejam transferidos para níveis de energia mais elevados. Quando retornam aos níveis anteriores, a energia absorvida é então liberada sob forma de radiação. Alguns exemplos clássicos são: • Lâmpadas de vapor de mercúrio
• Lâmpada de vapor de sódio • Letreiros luminosos de neon
