CURSINHO COMUNITÁRIO PRÉ-VESTIBULAR CUCA-FRESCAUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “Júlio de Mesquita Filho”

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Aula 05

Corrente elétrica e leis de OhmMódulo FE.05 (página 46 à 49) Apostila 2

Eletrodinâmica

Sentido convencional da corrente elétrica

Intensidade da corrente elétrica

Leis de Ohm

Resistor

Condutividade elétrica

1 – Eletrodinâmica

Neste módulo temos o início da eletrodinâmica,onde estudamos o comportamento e osfenômenos relacionados as partículascarregadas (com carga elétrica) em movimento.

Para isso, vamos definir, primeiramente, oconceito sobre corrente elétrica.

1 – Eletrodinâmica

Ao se conectar um fio condutor em um gerador(ou fonte de energia elétrica), os elétrons livresiniciam um movimento através do condutor, indoda região com cargas em excesso (região demaior potencial ou polo negativo) para a regiãocom falta de cargas (região de menor potencialou polo positivo).

1 – Eletrodinâmica

Esse movimento ordenado das partículas carregadas é denominado corrente elétrica.

Ou seja, os elétrons começam a se mover numa mesma direção e num mesmo sentido dentro do condutor.

Definição: Corrente elétrica é um movimento ordenado de partículas carregadas através de um condutor de eletricidade.

1 – Eletrodinâmica

Os condutores podem ser sólidos, líquidos ou gasosos.

Na eletrodinâmica usamos, usamos mais frequentemente, os condutores sólidos.

Na química utiliza-se condutores líquidos e gasosos.

1 – Eletrodinâmica

Condutores sólidos: a corrente é constituída exclusivamente pelo movimento dos elétrons.

Condutores líquidos: a corrente é constítuida pelo movimento de cargas positivas e negativas, ou seja, cátions e ânions. Chamados também de soluções eletrolíticas, formados por solutos (sais) dissolvidos num solvente (água).

1 – Eletrodinâmica

Um exempo é o cloreto de sódio (NaCl) dissolvido em água.

1 – Eletrodinâmica

Condutores gasosos: a corrente é constítuida pelo movimento dos cátion e ânions. É o que ocorre com os gases, como, por exemplo, com o vapor de sódio ou de mercúrio utilizado nas lâmpadas fluorescentes.

2 – Sentido convencional da corrente elétrica

Nos primeiros estudos acreditava-se queapenas as cargas positivas se moviam, então osentido foi adotado devia coincidir com o sentidode movimentação dessas cargas (“saía” do polopositivo e “chegava” ao polo negativo da fontede energia). Essa convenção prevalece até osdias atuais, mesmo sabendo que os elétronsé que se movem no fio.

2 – Sentido convencional da corrente elétrica

O sentido convencional da corrente elétricacoincide com o sentido da movimentação daspartículas carregadas positivamente (quandohouver). Ou seja, contrário ao movimento doselétrons.

3 – Intensidade da corrente elétrica

Dado um fio condutor de eletricidade, percorridopor uma corrente elétrica, define-se aintensidade de corrente elétrica da seguintemaneira:

*A intensidade da corrente elétrica (i) é dada pelaquantidade de carga elétrica que atravessa umasecção transversal do condutor, na unidade detempo:

3 – Intensidade da corrente elétrica

Ao olhar a equação, qual é a unidade de corrente?

Sabemos que:

Q e e – Cargas (C)

t – Tempo (s)

Então:

i – Corrente (C/s) = (A) Ampère

Em homenagem ao físico francês André-MarieAmpère (1775-1836), pioneiro na área elétrica eno eletromagnetismo.

4 – Leis de Ohm

Para que exista corrente elétrica em umcondutor é necessário que haja um geradorligado a ele. A função do gerador, é criar doispolos de diferentes potenciais.

Entre esses dois polos existem a diferença depotencial (ddp), chamada também de tensãoelétrica (U).

Relembrando: A unidade de diferença depotencial é o Volt (V).

Em homenagem à Alessandro Volta (1745-1827), italiano, criador da primeira pilha.

5 – Resistores

Sabemos que os elétrons da última camadaeletrônica de um condutor encontram-sefracamente ligados ao núcleo do átomo.

No entanto há sempre dificuldade de que esseselétrons “passem” de um átomo para o outro,chamamos essa dificuldade de resistênciaelétrica.

Definição: Resistência elétrica é a medida dadificuldade que as partículas carregadasencontram ao atravessarem um determinadocondutor.

5 – Resistores

Em um circuito, os resistores podem serrepresentados pelos seguintes símbolos:

A unidade de resistência elétrica, é o Ohm (Ω),em homenagem ao físico Alemão Georg SimonOhm (1789-1854), que elaborou as leis de Ohm.

5 – Resistores

Nos resistores, quando percorridos por umacorrente elétrica, ocorre predominantemente ochamado efeito Joule, que consiste natransformação da energia elétrica em energiatérmica (calor).

O efeito Joule se aplica:

5 – Resistores

Primeira lei de Ohm

Para encontrar a relação entre corrente, tensão e resistência, Ohm usou o seguinte esquema:

5 – Resistores

Primeira lei de Ohm

Variando a tensão (U) da fonte, Ohm mediu a nova corrente (i) e observou que havia uma igualdade no quociente entre U e i.

5 – Resistores

Primeira lei de Ohm

Dessa observação, enunciou:

Mantendo-se constante a temperatura de umresistor, a diferença de potencial aplicada nosextremos é diretamente proporcional àintensidade da corrente elétrica que o percorre.

Definiu essa constante de proporcionalidadecomo a resistência elétrica (R):

5 – Resistores

Ohm, acreditava que todos os resistoresobedeciam essa lei, mas com a sofisticação deaparelhos de medidas elétricas, foi possívelverificar que alguns resistores não obedeciamessa lei. Então denominou-se:

Resistores ôhmicos: Obedecem as leis deOhm.

Resistores não ôhmicos: Não obedecem a leide Ohm.

5 – Resistores

Então para resistores ôhmicos temos o seguintegráfico:

5 – Resistores

Segunda Lei de Ohm

Por essa lei, é possível definir a resistência de um fio condutor sem liga-lo a um gerador, apenas sabendo suas características físicas:

l – comprimento do condutor.

A – área da seção transversal do condutor.

5 – Resistores

Segunda Lei de Ohm

Ohm, enunciou:

A resistência elétrica de um fio condutorhomogêneo de secção transversal constante édiretamente proporcional ao seu comprimento,inversamente proporcional à sua área de secçãotransversal e depende do material de que ele éfeito.

5 – Resistores

Segunda Lei de Ohm

Onde:

ρ – representa a resistividade elétrica do

material condutor. Dado em Ω . m.

6 – Condutividade elétrica (c)

Quanto maior a resistividade de um material, menor será a sua condutividade. Quanto menor sua resistividade, maior será sua condutividade.

Ex:

A prata é menos resistiva e mais condutiva que o cobre.

O cobre é mais resistivo e menos condutivo que a prata.

6 – Condutividade elétrica (c)

A condutividade elétrica de um condutor é definida pelo inverso de sua resistividade:

A condutividade elétrica é dada por 1/Ω.m. = S/m

A relação 1/Ω é o siemens, representado por S.