01correnteeltrica-130808202610-phpapp02

Prof. Thiago Miranda oProf. Thiago Miranda oProf. Thiago Miranda oProf. Thiago Miranda o----mundomundomundomundo----dadadada----fisica.blogspot.comfisica.blogspot.comfisica.blogspot.comfisica.blogspot.com

1

ELETRODINMICA

o ramo da Eletricidade que estuda o comportamento das cargas eltricas em movimento. A eletricidade de suma importncia para basicamente todos os processos presentes na vida

moderna, como exemplo, sem ela, obviamente voc no poderia estar visualizando esta apresentao.

CORRENTE ELTRICA

o movimento ordenado de eltrons no interior de um condutor, e ela pode ocorrer nos condutores slidos, como os metais, e em gases e lquidos ionizados.

Importante lembrar que o eltron que se movimenta, desprendendo-se da camada de valncia da eletrosfera para a prxima camada, assim sucessivamente.

INTENSIDADE DA CORRENTE ELTRICA

Considere uma seco no nosso fio condutor, onde podemos contar a quantidade de eltrons que passam por ela.

Cada eltron possui uma carga eltrica conhecida como carga eltrica elementar (e).

e = 1,6 . 10 -19 C Para calcular a quantidade de carga eltrica (Q) fornecida

basta multiplicarmos o nmero de eltrons (n) que passa pela seco pelo valor da carga eltrica elementar.

A carga eltrica no Sistema Internacional (SI) medida em Coulomb (C).

A intensidade da corrente (i) ser maior quanto mais eltron passar pela seco, ou seja, quanto mais cargas passarem no menor intervalo de tempo (t).

Por isso define-se corrente eltrica (i) como sendo a quantidade de carga (Q) dividida pelo tempo (t).

A unidade de corrente eltrica no Sistema Internacional (SI) o ampre (A).

TIPOS DE CORRENTE

Contnua: aquela que no altera a sua intensidade e nem o seu sentido, ou seja, sempre positiva ou sempre negativa. Seu grfico for dado por um segmento de reta constante, ou seja, no varivel. comumente encontrado em pilhas e baterias.

i = Q . t

Q = n . e


2

Alternada: aquela que sua intensidade e seu sentido variam. Dependendo da forma como gerada a corrente, esta invertida periodicamente, ou seja, ora positiva e ora negativa, fazendo com que os eltrons executem um movimento de vai-e-vem. Este tipo de corrente o que encontramos quando medimos a corrente encontrada na rede eltrica residencial, ou seja, a corrente medida nas tomada de nossa casa.

PROPRIEDADE DO GRFICO I x T

SENTIDO DA CORRENTE ELTRICA

O sentido real da corrente eltrica ser o mesmo sentido do movimento das cargas eltricas negativas (eltrons) e, portanto, contrrio ao movimento das cargas positivas (prtons). Essa conveno foi usada por um perodo devido ao fato de que na poca no se tinha equipamentos para visualizar o movimento das cargas. Com o avano tecnolgico, definiu-se por conveno, o sentido convencional da corrente como sendo o sentido contrrio ao movimento dos eltrons.

EFEITOS DA CORRENTE ELTRICA

A) Efeito fisiolgico: O efeito fisiolgico corresponde passagem da corrente eltrica por organismos vivos. A corrente eltrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contraes musculares. Quando isso ocorre, dizemos que houve um choque eltrico. O pior caso de choque aquele que a corrente eltrica entra pela mo de uma pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o trax de ponta a ponta, ela tem grande chance de afetar o corao e a respirao. O valor mnimo de intensidade de corrente que se pode perceber pela sensao de ccegas ou formigamento leve 1 m A. Entretanto, com uma corrente de intensidade 10 mA, a pessoa j perde o controle dos msculos, sendo difcil abrir a mo e livrar-se do contato. O valor mortal est compreendido entre 10 mA e 3 A, aproximadamente.

rea = b . h

rea = t . i Q = rea t t(s)

i(A)

A


3

Nesses valores, a corrente, atravessado o trax, atinge o corao com intensidade suficiente para modificar seu ritmo. Modificado o ritmo, o corao pra de bombear sangue pelo corpo e a morte pode ocorrer em poucos segundos. Se a intensidade for ainda mais alta, a corrente pode paralisar completamente o corao. Este se contrai o mais possvel e mantm-se assim enquanto passar a corrente. Interrompida a corrente, geralmente o corao relaxa e pode comear a bater novamente, como se nada tivesse acontecido. Todavia, paralisado o corao, paralisa- se tambm a circulao sangnea, e uma pequena interrupo dessa circulao pode provocar danos cerebrais irreversveis.

B) Efeito trmico: O efeito trmico, tambm conhecido como efeito Joule, causado pelo choque dos eltrons livres contra os tomos dos condutores. Ao receberem energia, os tomos vibram mais intensamente. Quanto maior for a vibrao dos tomos, maior ser a temperatura do condutor. Nessa condies observa-se, externamente, o aquecimento do condutor. Esse efeito muito aplicado nos aquecedores em geral, como chuveiro, secadores de cabelo, lmpadas trmicas, etc..

Em um chuveiro, a passagem da corrente eltrica pela "resistncia" provoca o efeito trmico ou efeito Joule que aquece a gua. Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente eltrica. Nos condutores se processa a transformao da energia eltrica em energia trmica.

C) Efeito qumico: O efeito qumico corresponde a certas reaes qumicas que ocorrem quando a corrente eltrica atravessa as solues eletrolticas. muito aplicado, por exemplo, no recobrimento de metais (niquelao, cromao, prateao, etc). Uma soluo eletroltica sofre decomposio, quando atravessada por uma corrente eltrica. a eletrlise. Corresponde aos fenmenos eltricos nas estruturas moleculares, objeto de estudo da eletroqumica. A explorao desse efeito utilizada nas pilhas.

D) Efeito magntico: O efeito magntico aquele que se manifesta pela criao de um campo magntico na regio em torno da corrente. A existncia de um campo magntico em determinada regio pode ser constatada com o uso de uma bssola: ocorrer desvio de direo da agulha magntica. Este o efeito mais importante da corrente eltrica, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformaes, rels, etc.

E) Efeito luminoso: Tambm um fenmeno eltrico em nvel molecular. A excitao eletrnica pode dar margem emisso de radiao visvel, tal como observamos nas lmpadas fluorescentes. E, determinadas condies, a passagem da corrente eltrica atravs de um gs rarefeito faz com que ele emita luz. As lmpadas fluorescentes e os anncios luminosos so aplicaes desse efeito. Neles h transformao direta de energia eltrica em energia luminosa.


4

CONDUTORES E ISOLANTES

Condutores so os meios materiais nos quais h facilidade de movimento de cargas eltricas Em alguns tipos de tomos, especialmente os que compem os metais -

ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros -, a ltima rbita eletrnica perde um eltron com grande facilidade. Por isso seus eltrons recebem o nome de eltrons livres.

Isolantes so os meios materiais nos quais no h facilidade de movimento de cargas eltricas.

Nessas substncias seus tomos tm grande dificuldade em ceder ou receber os eltrons livres das ltimas camadas eletrnicas.

So substncias como o vidro, a cermica, o plstico ou a borracha

EXERCCIOS DE FIXAO

01. Com base nas nossas aulas diga qual a unidade de medida no SI de corrente eltrica, carga eltrica e tempo.

02. Em nossas aulas estudamos conceitos bsicos de vrias coisas e sabemos que conceito base de todo conhecimento, sendo assim conceitue: a) condutor eltrico: b) isolante: c) corrente eltrica:

03. Na figura abaixo temos o grfico da corrente em funo do tempo.

Calcule a carga total que passa por uma seo reta do fio entre os instantes: a) 0s e 4s. b) 4s a 8s. c) 0s a 8 s.

04. Pela seo reta de um fio de cobre passam uma carga Q = 320 C em um intervalo de tempo t = 20 s. A intensidade da corrente eltrica que passa pelo condutor vale:

05. Pela seco transversal de um fio condutor passa uma carga eltrica de 30 C a cada 5,0 s. A intensidade mdia da corrente eltrica nesse fio de:

06. Numa lmpada incandescente a corrente eltrica nominal i = 1,0 A. Determine a quantidade (Q) de eletricidade que atravessa seu filamento em 2,0 minutos.

07. Pela seo reta de um condutor de eletricidade passam 12,0 C a cada minuto. Nesse condutor a intensidade de corrente eltrica, em ampres, igual a: a) 0,08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2 e) 12

08. Em um fio metlico h uma corrente de eltrons de modo que, num intervalo de tempo de 2,0 s, passam 5,0 . 1018 eltrons por uma seco reta do fio. Sabendo que a carga eltrica elementar 1,6 . 10-19C, calcule a intensidade da corrente eltrica nesse fio.

09. No acelerador de partculas do Laboratrio Fermi (conhecido por Fermilab), nos Estados Unidos, obtm-se um feixe de prtons que corresponde a uma corrente eltrica de intensidade 3,2 . 10-3 A. Calcule o numero de prtons que passam por uma seco reta do tubo, a cada segundo.

i(A)

4 8 t(s)

6


5

10. Em um tubo de televiso h um feixe de eltrons que, ao atingirem a tela, produzem a imagem. Em mdia, a cada 8,0 segundos, o nmero de eltrons que atingem a tela igual a 5,0 . 1016. Sabendo que a carga elementar 1,6 . 10-19C, calcule a intensidade mdia da corrente eltrica ao longo do tubo.

11. Um fio metlico percorrido por uma corrente eltrica de intensidade 64mA. Para um intervalo de tempo de 5,0s, calcule: a) a carga eltrica que passa por uma seco reta do fio. b) o nmero de eltrons que passam por uma seco reta do fio.


6

GABARITO

01. A unidade de carga eltrica Coulomb (C), de tempo segundo (s) e de corrente ampre (A).

02. a) Condutores so os meios materiais nos quais h facilidade de movimento de cargas eltricas b) Isolantes so os meios materiais nos quais no h facilidade de movimento de cargas eltricas. c) Corrente eltrica o movimento ordenado de eltrons no interior de um condutor, e ela pode ocorrer nos condutores slidos, como os metais, e em gases e lquidos ionizados.

03.

a) QA = A = b . h = 4 . 6 = 24 C

b) QB = A = b . h = 4 . 6 = 24 = 12 C 2 2 2

c) QC = QA + QB = 24 + 12 = 36 C

ou

QC = (b + B) . h = (4 + 8) . 6 = 12 . 6 =72 = 36 C 2 2 2 2

04. Dados: Q = 320 C t = 20 s

i = Q = 320 = 16 A t 20

05. Dados: Q = 30 C t = 5 s

i = Q = 30 = 6 A t 5

06. Dados: i = 1 A t = 2 min x 60 = 120 s

i = Q 1 = Q Q = 120 C t 120

07. OPO B. Dados: Q = 12 C t = 1 min x 60 = 60 s

i = Q = 12 = 0,2 A t 60

08. Dados: t = 2 s n = 5 . 1018 e- e = 1,6 . 10-19 C

Q = n . e = 5 . 1018 . 1,6 . 10-19 = 8 . 10-1 = 0,8 C

i = Q = 0,8 = 0,4 A t 2

09. Dados: i = 3,2 . 10-3 A t = 1 s e = 1,6 . 10-19 C

i = Q 3,2 . 10-3 = Q Q = 3,2 . 10-3 C t 1

Q = n . e 3,2 . 10-3 = n . 1,6 . 10-19 n = 3,2 . 10-3 = 2 . 1016 eltrons 1,6 . 10-19

10.

i(A)

4 8 t(s)

6

h = 6 b = 4

B = 8


7

Dados: t = 8 s n = 5 . 1016 e- e = 1,6 . 10-19 C

Q = n . e = 5 . 1016 . 1,6 . 10-19 = 8 . 10-3 C

i = Q = 8 . 10-3 = 1 . 10-3 A = 1 mA t 8

11. Dados: i = 64 mA = 64 . 10-3 A t = 5 s e = 1,6 . 10-19 C

a) i = Q 64 . 10-3 = Q Q = 320 . 10-3 = 3,2 . 10-1 A t 5

b) Q = n . e 0,32 = n . 1,6 . 10-19

n = 3,2 . 10-1 = 2 . 1018 eltrons 1,6 . 10-19

01correnteeltrica-130808202610-phpapp02

Documents

quantidade de carga

carga eltrica elementar

carga eltrica conhecida

thiago miranda oprof

sentido do movimento

sentido contrrio

sentido real

movimento ordenado