CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICA

ELETRICIDADE

ProfessorElder Latosinski

São Borja, 2011

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICA• Um pouco de história...Um pouco de história...

• A expressão corrente elétrica está relacionada a antiga concepção de que a eletricidade seria um fluido, logo assim como a água possui correntes a eletricidade também possuiria;

• Em 1729, o físico Stephen Gray (1666-1736) com mais de sessenta anos deidade conseguiu fazer a maior descoberta de sua vida (conduziu eletricidade de um corpo para outro através de varas de bambu;

Elder Latosinski

• Um pouco de história...Um pouco de história...

• Desde então é conhecido o fenômeno das correntes elétricas, mas só no final do século XVIII, com a descoberta da pilha, foi possível estabelecer correntes duradouras;

CORRENTE ELÉTRICA

Elder Latosinski

• Um pouco de história...Um pouco de história...

• O nome corrente só apareceu em 1820 quando o físico francês André-Marie Ampère formalizou a relação entre corrente elétrica e campo magnético por meio de uma lei que ficou associada ao seu nome.

CORRENTE ELÉTRICA

Elder Latosinski

• Um pouco de história...Um pouco de história...

• A Lei, surgiu quando Ampère procurou estabelecer uma regra que relacionasse o sentido de um fluxo de corrente com os seus efeitos magnéticos recém-descobertos. Nesse trabalho Ampère desenhou um homenzinho nadando na “correnteza elétrica”;

LEI de AMPÈRE

Elder Latosinski

LEI de AMPÈRE

Elder Latosinski

• Um pouco de história...Um pouco de história...

• Essa lei diz que cargas elétricas em movimento estão associadas a campos magnéticos ao seu redor e relaciona quantitativamente correntes elétricas e campos magnéticos em determinada região do espaço.

LEI de AMPÈRE

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICA• Conceito SimplificadoConceito Simplificado: “Corrente Elétrica pode ser

entendida como o movimento ordenado de cargas elétricas em um condutor, quando este está submetido a uma força elétrica”;OBS.: quando não há corrente elétrica o movimento das cargas existe, porém é desordenado (devido a agitação térmica);

• Condutor metálicoCondutor metálico: os portadores de carga elétrica são os elétrons livres;ex: metais

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICA• Condutor líquidoCondutor líquido: os portadores de carga elétrica são

os íons positivos e negativos;ex: soluções eletrolíticas

• Condutor gasosoCondutor gasoso: Geralmente os gases são isolantes, porém a ação de um forte campo elétrico pode ionizá-lo. Assim os portadores de carga elétrica são os íons positivos e elétrons;ex: gases ionizados, lâmpada fluorescente

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICA• Direção e sentido da corrente elétricaDireção e sentido da corrente elétrica

No estudo da corrente elétrica, dizemos que sua direçãoé a mesma da dos portadores de cargas elétricas, sejam positivos ou negativos. Com relação ao sentido, adotamos o sentido convencionalconvencional: o sentido da corrente elétrica é o mesmo do movimento dos portadores de cargas elétricas positivas ou, por outro lado, sentido contráriosentido contrárioao do movimento dos portadores de cargas elétricas cargas elétricas negativas. negativas.

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICA• Intensidade da corrente elétricaIntensidade da corrente elétrica

Consideremos o seguinte caso:

Suponha que num certo intervalo de tempo ((ΔtΔt)) você pudesse medir a quantidade de carga ((ΔΔq)q) que passa em cada secção do condutor.

definimos intensidade da corrente elétrica (i)(i), nesse intervalo de tempo, pela relação:

t

qi

∆∆= UnidadeUnidade: [i] = C / s = Ampère (A)(A)

Elder Latosinski

Um pouco de história...

André Marie Ampère

 (1775 - 1836)

Elder Latosinski

Um pouco de história...• Físico e matemático francês;

• Destacou-se também na Química, Psicologia e Filosofia;

Casa onde Ampère nasceu

Elder Latosinski

Um pouco de história...• Sua vida foi marcada por tragédias:

• Aos 18 anos seu pai foi morto na guilhotina;• Aos 28 sua esposa morreu logo após o parto;

• Devido a essas tragédias teve sua carreira científica adiada;

• Em 1803 publicou sua primeira obra matemática: Ensaio sobre a Teoria Matemática do Jogo. Graças a ela, foi-lhe conferida a cátedra de matemática em Lyon;

Elder Latosinski

Um pouco de história...• Em 1804 foi nomeado instrutor de análise matemática na Politécnica de Paris;

•Em 1806 tornou-se inspetor consultivo do Liceu de Artes e Ofícios, e, em 1808, inspetor-geral da Universidade;

• Em 1809, passou de simples instrutor a professor de análise matemática e mecânica na Politécnica;

• Em 1814 foi eleito para a Academia de Ciências, na seção de matemática;

Elder Latosinski

Um pouco de história...• Sua primeira contribuição para a Física data de 1820, quando estabeleceu a regra que determina o sentido do campo magnético gerado por uma corrente elétrica;

• Descobriu que a atração e repulsão magnética não acontece somente com imãs;

• Ampère tinha um talento extraordinário par compreender fenômenos eletromagnéticos, formulando uma das leis fundamentais do Eletromagnetismo: A Lei A Lei de Ampère;de Ampère;

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICATipos de correnteTipos de corrente

• Corrente contínua (CC): CC): É aquela onde a intensidade e o sentido se mantém constantes. Ex: pilhas e baterias

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICATipos de correnteTipos de corrente

• Corrente alternada (AC): AC): o sentido é invertido periodicamente. Quando um condutor é percorrido por uma corrente alternada, os elétrons simplesmente oscilam ora em um sentido, ora no sentido contrário. O número de oscilações que as cargas efetuam por segundo, é denominado freqüência. Na maior parte do mundo, essa freqüência é de 60Hz. Ex: rede elétrica domiciliar

Elder Latosinski

CORRENTE ELÉTRICAEfeitos da corrente elétricaEfeitos da corrente elétrica

Efeito JouleEfeito Joule: Quando se estabelece uma corrente elétrica através de um condutor sólido (metálico), há a transformação de energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é denominado efeito Joule e ocorre, por exemplo, nos ferros e chuveiros elétricos;

Efeito magnéticoEfeito magnético: Toda corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético. Esse efeito é inerente à corrente elétrica e a sua descoberta consolidou a associação entre a eletricidade e o magnetismo, dando origem ao eletromagnetismo;

Elder Latosinski

Efeitos da corrente elétricaEfeitos da corrente elétrica

Efeito LuminosoEfeito Luminoso: Esse efeito também resulta de um fenômeno elétrico molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes.

Efeito FisiológicoEfeito Fisiológico: Os impulsos nervosos no corpo humano são transmitidos por estímulos elétricos. Dessa forma, a corrente elétrica no nosso organismo provoca contrações musculares e, dependendo de sua intensidade.

CORRENTE ELÉTRICA

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOChoque elétrico é a perturbação que ocorre no organismo humano quando percorrido por uma corrente elétrica.

Ele depende:

Da intensidade da corrente elétrica e da duração do choque.

Do percurso e da forma como a corrente elétrica se espalha no corpo humano.

Da freqüência de oscilação da corrente elétrica. Da tensão (voltagem) Das condições da pele humana e da saúde da pessoa.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOAnalogia: Campo gravitacional ~ campo elétrico Altura H ~ tensão ou voltagem Saco de areia ~ cargas elétricas Saco de areia caindo ~ corrente

elétrica

Perigo! Alta voltagem e grande quantidade de cargas - corrente elétrica alta.Exemplo: transformador de alta tensão (5kV) e 30mA.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOAnalogia: Campo gravitacional ~ campo

elétrico Altura H ~ tensão ou voltagem Grãos de areia ~ cargas elétricas Grãos de areia caindo ~ corrente

elétrica

Neste caso existe alta tensão, mas baixa quantidade de cargas – baixa corrente.Não há risco de morte.

Exemplo: gerador de Van der Graaf

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOAnalogia:

Campo gravitacional ~ campo elétrico

Altura H ~ tensão ou voltagem Saco de areia ~ cargas elétricas saco de areia caindo ~ corrente

elétrica

Apesar de haver grande quantidade de cargas disponíveis, há baixa tensão. Não há risco de morte.

Exemplos: pilha comum, bateria, transformadores de baixa tensão.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOEletricidade estática: Cargas elétricas acumuladas nos corpos isolados da Terra nos processos de eletrização.

Exemplos: A tela da TV no momento em que ela

é ligada ou desligada; Esfera de um

Gerador de Cargas Van Der Graaf; Quando usamos calçados isolantes e

roupas de lã em dias muito secos.Estes choques são de curtíssima

duração, pois logo as cargas elétricas se descarregam para a Terra através do corpo, devido às altas tensões e baixas correntes.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO O choque mais comum é aquele em

que uma pessoa segura o fio FASE descascado. Neste caso a corrente elétrica descarrega para a Terra através do corpo humano que conduz eletricidade.

O choque pode ser evitado se a pessoa estiver usando, por exemplo, um sapato ou tênis com solado de borracha.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO

Muitas vezes não é necessário segurar no fio FASE para levar choques. Basta encostar a mão na carcaça do aparelho. Isto pode ocorrer, por falta de isolação ou pela ausência de fio Terra.

O fio FASE pode estar encostando na carcaça metálica da geladeira, do chuveiro ou de qualquer outro aparelho eletrodoméstico.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO O pior dos choques ocorre

quando a pessoa segura 2 fios fases (220 V).

A pessoa se transforma numa “resistência elétrica humana”. A corrente elétrica entra por um dos braços, passando ao longo do tronco, atinge o coração e sai pelo outro braço, fechando o circuito. O grande perigo é que neste caso a corrente passa pelo coração podendo produzir fibrilações e até a sua paralisia.

Elder Latosinski

Corrente (freqüência de 60Hz)Corrente (freqüência de 60Hz) DuraçãoDuração Efeitos prováveisEfeitos prováveis0 a 0,3 mA Qualquer Nenhum

0,3 a 0,6 mA Qualquer Limiar da percepção1 a 10 mA Qualquer Dor

Contração muscularDescontrole muscular

10 a 25 mA Minutos Contração muscularDificuldade respiratória

Aumento da pressão arterial25 a 50 mA Segundos Paralisia respiratória

Fibrilação ventricularInconsciência

50 a 200 mA Mais de um ciclo cardíaco

Fibrilação ventricularParalisia respiratória

InconsciênciaMarcas visíveis

Mais de 200 mA Menos de um ciclo cardíaco

Fibrilação ventricularInconsciência

Marcas visíveisMais de 200 mA Mais de um ciclo

cardíacoParada cardíacaInconsciênciaQueimadura

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICOOs músculos se contraem sob ação de uma corrente elétrica. Dependendo da intensidade da corrente elétrica, poderá haver grande contração muscular, com efeitos diferentes, como nos dois exemplos a seguir:

• O choque “gruda”: Segurar com a mão, a “fase” da rede elétrica sem isolamento.A passagem da corrente elétrica provoca contração involuntária dos músculos, fazendo com que a mão aperte mais fortemente o fio, e melhore ainda mais o contato, impedindo a soltura da mesma. Neste caso, a mão fica “grudada” no fio.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO• O choque “joga para trás”: Uma

pessoa se abaixa e apenas toca na “fase” sem isolamento. Se houver um bom contato dos pés com a Terra, a corrente elétrica passará pelos braços, passará pelas pernas, e escoará para a Terra. Isto acontece instantaneamente ocasionando uma rápida contração dos músculos das costas e das pernas. Como conseqüência, a pessoa dá um pulo é "jogada para trás".

Em ambos os casos, o fator fundamental para o choque elétrico foi o contato da mão (ou qualquer outra parte do corpo) com uma das fases da rede elétrica e o contato da pessoa com a Terra.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO• Nunca se deve tocar em um

condutor sem isolamento adequado, muito menos agarrá-lo.

• Muitas vezes, leva-se choque quando a pessoa toca a torneira para fechar o fluxo de água do chuveiro elétrico. Isto ocorre por que a água melhora a condução da eletricidade.

Elder Latosinski

CHOQUE ELÉTRICO• Para evitar choques, a manutenção

elétrica deve ser feita:

• Usando-se instrumentos e ferramentas manuais com cabos de borracha ou plásticos,

• Usando-se calçados com sola grossa de borracha,

• Apoiando-se os pés em piso com bom revestimento isolante,

• Evitando-se apoiar os pés em pisos molhados.

Elder Latosinski

ATERRAMENTO• Muitas vezes leva-se choque elétrico ao tocar a

carcaça metálica, por exemplo, de uma geladeira.

• Por que isto ocorre?

Elder Latosinski

ATERRAMENTO• Verificar as ligações do aparelho e instalar uma “

ligação à Terra” . Consta de um fio de cobre da carcaça até uma barra de cobre aterrada no solo. Este fio é conhecido como “fio terra”. Assim, pelo “fio terra” a corrente elétrica decorrente da má isolação escoa para a Terra . Sem o “fio Terra” a corrente elétrica escoa a partir do corpo humano, produzindo os choques indesejáveis.

Elder Latosinski

LOCALIZAÇÃO dos INTERRUPTORTES

CERTO: é que o interruptor “corte” a corrente elétrica do fio FASE.

ERRADO: colocar o interruptor no fio NEUTRO, pois ele serve apenas para o retorno da corrente elétrica.

LIGAÇÃO de LÂMPADAS

Ligação segura: fio fase ligado no pino central, no fundo do soquete.

Ligação insegura: fio fase ligado na rosca. Mesmo sem a lâmpada ele pode ficar “energizado” e provocar choques quando da substituição da lâmpada.