Corrente elétrica

4.1 Corrente Elétrica:

4.1.1 Definição:

A corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reação química, atrito, luz, etc).

Figura 2 - Esquema Corrente Elétrica

4.1.2 Sentido da Corrente:

No início da história da eletricidade definiu-se o sentido da corrente elétrica como sendo o sentido do fluxo de cargas positivas, ou seja, as cargas que se movimentam do pólo positivo para o pólo negativo.

Esse sentido continua a ser utilizado até os dias de hoje e é chamado sentido convencional da corrente. Em qualquer tipo de condutor, este é o sentido contrário ao fluxo líquido das cargas negativas ou o sentido do campo elétrico estabelecido no condutor. Na prática qualquer corrente elétrica pode ser representada por um fluxo de portadores positivos sem que disso decorram erros de cálculo ou quaisquer problemas práticos.

O sentido real da corrente elétrica depende da natureza do condutor. Nos sólidos as cargas cujo fluxo constituem a corrente real são os elétrons livres, nos líquidos os portadores de corrente são íons positivos e íons negativos, enquanto que nos gases são íons positivos, íons negativos e elétrons livres. O sentido real é o sentido do movimento de deriva das cargas elétricas livres (portadores).

4.1.3 Intensidade da Corrente Elétrica

Observando os elétrons que passam por uma secção transversal de um fio podemos medir a quantidade média de elétrons que passam pelo fio, assim a intensidade média da corrente elétrica i num condutor em um intervalo de tempo Δt, é definido como: i = Q/Δt

Assim para o sistema internacional temos que a corrente elétrica será definida como ampère* (A), daí:

1A = 1C / 1s , ampère é definido como coulomb por segundo.

Obs: No caso de condutores iônicos, participam da corrente elétrica tanto cargas positivas ( são os cátions) como cargas negativas ( que são os ânions). Assim o valor absoluto de Q será o módulo da soma das cargas positivas e negativas.

Figura 3

4.2 Resistência:

4.2.1 Definição:

Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms.

Os fatores que influenciam na resistividade de um material são:

• A resistividade de um condutor é tanto maior quanto maior for seu comprimento.

• A resistividade de um condutor é tanto maior quanto menor for a área de sua seção transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor.

• A resistividade de um condutor depende do material de que ele é feito.

• A resistividade de um condutor depende da temperatura na qual ele se encontra.

Esses fatores que influenciam a resistividade de um condutor podem ser resumidos pela Segunda Lei de Ohm:

ρ é a resistividade elétrica do condutor(em ohm metros, Ωm);

R é a resistência elétrica do material(em ohms, Ω);

é o comprimento do condutor (medido em metros);

A é a área da seção do condutor (em metros quadrados, m²).

Essa relação vale apenas para materiais uniformes e isotrópicos, com seções transversais também uniformes. Veja a tabela de resistividade para cada material condutor na definição de resistividade.

4.2.2 Efeito Joule

Um condutor metálico, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece. Num ferro de passar roupa, num secador de cabelos ou numa estufa elétrica, o calor é produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. Em decorrência desses choques dos elétrons contra os átomos do retículo cristalino, a energia cinética média de oscilação de todos os átomos aumenta. Isso se manifesta como um aumento da temperatura do condutor. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica.

Figura 4 - Resistores Laboratório

Figura 5 - Aplicação da Lei de Joule

4.3 Campo Elétrico:

4.3.1 Definição:

Um campo elétrico é o campo de força provocado pela ação de cargas elétricas, (elétrons, prótons ou íons) ou por sistemas delas. Cargas elétricas colocadas num campo elétrico estão sujeitas à ação de forças elétricas, de atração e repulsão.

A fórmula usada para se calcular a intensidade do vetor campo elétrico (E) é dada pela relação entre a força elétrica (F) e a carga de prova (q):

Unidade no Sistema Internacional de Unidades:

4.3.2 Vetor Campo Elétrico:

O campo elétrico em um ponto é uma grandeza vetorial, portanto é representado por um vetor. Para verificarmos a sua presença neste ponto, colocamos neste uma carga de prova positiva. Se esta ficar sujeita a uma força eletrostática, dizemos que a região em que a carga se encontra está sujeita a um campo elétrico. O vetor campo elétrico tem sempre a mesma direção da força a que a carga está sujeita, e o sentido é o mesmo da força. O módulo é calculado da seguinte forma:

onde, caso a carga seja puntiforme, (lei de Coulomb)

O módulo do vetor campo elétrico pode ser definido por:

Substituindo

, é a constante