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Considere um condutor metálico em equilíbrio eletrostático como o da figura abaixo:
(A) O movimento dos elétrons livres é desordenado.
(B) O número de elétrons livres que atravessam a seção transversal do condutor,
num certo intervalo de tempo, é igual nos dois sentidos.
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Denomina-se corrente elétrica o movimento ordenado de partículas portadoras de
carga elétrica no interior de um condutor elétrico.
Condutor elétrico é todo meio que permita a movimentação de cargas. Existem
condutores metálicos, não metálicos e líquidos (soluções eletrolíticas de baterias ),
e não metálicos e gasosos (plasma ionizado no interior das lâmpadas
fluorescentes).
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Para que exista a corrente elétrica, no entanto, é necessária a presença de uma
diferença de potencial (ddp) ou tensão.
O gerador mantém uma ddp
entre os polos A e B. A bateria
utilizada nos veículos é um
exemplo de gerador elétrico.
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Quem estabelece essa diferença de potencial é o gerador de eletricidade, por
exemplo, uma pilha ou bateria.
Tanto torneiras quanto os
eletrodomésticos funcionam graças a uma
diferença de potencial.
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Admita que pela secção transversal de um fio condutor passe um certo número de
cargas elementares.
Seja ∆Q a quantidade de carga que passa pelo condutor, podemos definir:
∆𝑄 = 𝑛. 𝑒Onde:
• ∆Q é a quantidade de carga elétrica (C)
• n é o número de elétrons
• e é a carga elementar do elétron (e = 1,6.10-19 C)
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Assim, a quantidade de carga elétrica que passa num condutor, durante um
intervalo de tempo ∆t é chamada de intensidade média da corrente elétrica.
Onde:
• i é a intensidade da corrente elétrica (A)
• ∆Q é a quantidade de carga elétrica (C)
• ∆t é o intervalo de tempo (s)
𝑖 =∆𝑄
∆𝑡
Considerando a corrente contínua e,
portanto, constante em sentido e
intensidade com o tempo, teremos:
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A unidade de medida da corrente elétrica é o ampère (A), em homenagem ao físico
francês André-Marie Ampère.
Em nosso curso, vamos utilizar com frequência os submúltiplos, que são:
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O sentido convencional da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico
no interior do condutor.
Observe que o sentido convencional (deslocamento
de cargas positivas) é contrário ao sentido real
(deslocamento de cargas negativas) da corrente
elétrica.
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Sempre que falamos em sentido da corrente, estamos nos referindo ao sentido
convencional e não ao sentido real.
sentido real:
deslocamento de cargas negativas
(elétrons)
Sentido convencional:
deslocamento de cargas positivas
(prótons)
O sentido convencional da corrente elétrica é igual ao sentido do campo elétrico
no interior do condutor.
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Denominamos circuito elétrico ao conjunto de aparelhos com os quais se pretende
estabelecer uma corrente elétrica
Chave Ch, utilizada para fechar
ou abrir um circuito elétrico.
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Para medir a corrente elétrica, utilizaremos um aparelho denominado Amperímetro.
Medida da corrente elétrica com amperímetros:
(A) Circuito que oferece apenas um caminho para a corrente elétrica.
(B) Circuito onde a corrente elétrica se ramifica.
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Para medir a corrente elétrica, utilizaremos um aparelho denominado Amperímetro.
No caso (B) a soma das intensidades de
corrente elétrica que chegam é igual à
soma das intensidades de corrente elétrica
que saem.
𝑖 = 𝑖1 + 𝑖2
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R.38 Um fio metálico é percorrido por uma corrente elétrica contínua e
constante. Sabe-se que uma carga elétrica de 32 C atravessa uma seção
transversal do fio em 4,0 s. Sendo e= 1,6.10-19C a carga elétrica elementar,
determine:
a) a intensidade de corrente elétrica;
b) o número de elétrons que atravessa uma seção do condutor no intervalo de
tempo indicado.
R.39 É possível medir a passagem de 5,0.10² elétrons por segundo através de
uma seção de um condutor com certo aparelho sensível. Sendo a carga
elementar e= 1,6.10-19C, calcule a intensidade de corrente elétrica
correspondente ao movimento.
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R.41 O gráfico representa a intensidade de corrente que percorre um condutor
em função do tempo.
Determine a carga elétrica que atravessa uma seção transversal do condutor
entre os instantes:
a) 0 e 2 s
b) 2 s e 4 s
Exercícios:
Página 126: P.92 - P.93 - P.95 - P.96
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Efeito 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 de efeito Joule e ocorre, por exemplo, nos ferros e chuveiros
elétricos.
Efeito químico. Esse efeito resulta de um
fenômeno elétrico molecular, sendo objeto de
estudo da Eletroquímica. O aproveitamento do
efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas,
na eletrólise, como também na cromação e
niquelação de objetos.
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Efeito 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, pode causar parada
cardíaca.
Porém, a tensão necessária para produzir
uma parada cardíaca é de dezenas de volts,
pois o corpo humano é um péssimo condutor
quando comparado aos metais, por exemplo.
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Efeito 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 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.
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P = U.i
A potência elétrica consumida por um aparelho elétrico é dada pela expressão:
Onde:
• P é a potência elétrica em watt (W)
• U é a ddp ou tensão elétrica em volts (V)
• i e a corrente elétrica em ampère (A)
O consumo de energia elétrica é dado usualmente na unidade quilowatt-hora, uma
vez que os aparelhos elétricos ficam ligados frações ou múltiplos desse período
(hora).
E= P.ΔtA relação entre o kwh e o joule é:
1kwh= 3,6.106 J
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P = U.i
A potência elétrica consumida por um aparelho elétrico é dada pela expressão:
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R.42 Um aparelho elétrico alimentado sob ddp de 120 V consome uma
potência de 60 W.
a) a intensidade de corrente elétrica que percorre o
aparelho;
b) a energia elétrica que ele consome em 8 h,
expressa em kWh.
R.43 Em um aparelho elétrico ligado corretamente lê-se a inscrição (480 W -
120 V). Sendo a carga elementar e = 1,6.10-19 C calcule o número de elétrons
que passarão por uma seção transversal do aparelho em 1 s.
Exercícios:
Página 131: P.97 - P.98
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Sentido da corrente elétrica: nos condutores eletrolíticos (solução NaCl em água,
por exemplo), a corrente elétrica é constituída pelo movimento dos íons positivos
(cátions) e dos íons negativos (ânions).
Tipos de corrente elétrica: a corrente elétrica
pode ser:
contínua e constante: é a corrente de sentido e
intensidade constantes no decorrer do tempo.
alternada: é a corrente que muda
periodicamente de sentido e de intensidade.
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Quanto à natureza, a corrente elétrica pode ser classificada em eletrônica e iônica.
Corrente eletrônica é aquela constituída pelo deslocamento dos elétrons livres.
Ocorre, principalmente, nos condutores metálicos.
Corrente iônica é aquela constituída pelo deslocamento dos íons positivos e
negativos, movendo-se simultaneamente em sentidos opostos. Ocorre nas
soluções eletrolíticas (soluções de ácidos, sais ou bases) e nos gases ionizados
(lâmpadas fluorescentes).
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1. Um fio condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 200 mA
durante 1 hora. Qual foi a quantidade de carga elétrica que passou por uma
seção reta do condutor?
2. Quais são a intensidade e o sentido da corrente elétrica que percorre a
seção reta de um condutor, sabendo-se que, em 10 s, passam por ela, da es-
querda para a direita, 5.1020 elétrons livres? Dado: e = 1,6.10-19C.
3. Um condutor é percorrido por uma corrente de intensidade 480 uA.
Determine o número de elétrons que passam por uma seção transversal do
condutor, no intervalo de 2 minutos, sabendo-se que a carga elementar vale
1,6 .10-19 C.
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4. No vidro de uma lâmpada está gravado: 60 W - 120 V. Estando a lâmpada
conectada a uma corrente elétrica compatível com ela, determine:
a) a intensidade de corrente que percorre o filamento da lâmpada;
b) o consumo dessa lâmpada em 20 horas de uso, medido em kwh.
5. Qual dos dois dispositivos consome mais energia elétrica: uma lâmpada de
100 W acesa durante 10 horas ou um chuveiro elétrico de 3.000 W ligado
durante 10 minutos?
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6. Uma dona de casa passa roupa durante meia hora, todos os dias, usando
um ferro elétrico que funciona na ddp de 110 V e dissipa potência de 660 W.
Assim, determine:
a) a intensidade de corrente que atravessa o aparelho;
b) o custo mensal (30 dias) de energia elétrica dispendido pelo aparelho, com
o kWh custando R$ 0,40 (desconsiderados os impostos).