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CORRENTE E RESISTENCIA ELÉTRICA Eletrodinâmica: Cargas em movimento. Movimento dos elétrons Nos metais, os elétrons das últimas camadas são fracamente.

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1 CORRENTE E RESISTENCIA ELÉTRICA Eletrodinâmica: Cargas em movimento. Movimento dos elétrons Nos metais, os elétrons das últimas camadas são fracamente ligados a seu núcleo atômico, podendo facilmente locomover-se pelo material. Geralmente, este movimento é aleatório, ou seja, desordenado, não seguindo uma direção privilegiada. Movimento desordenado de elétrons (elétrons livres num condutor metálico) O condutor está em equilíbrio eletrostático, mesmo potencial ( V = 0) E = 0

2 Corrente Elétrica: Definição: É o movimento ordenado de cargas elétricas. Para que ocorra o movimento ordenado de cargas elétricas deve haver uma força (Energia) direcionando este movimento. Sistemas que induzem movimento dos elétrons (Fontes) Pilhas, Baterias, Energia Elétrica, etc. São sistemas que induzem uma diferença de potencial dando origem a um campo elétrico interno. Este campo elétrico tende o deslocar os elétrons em uma mesma direção.

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4 Exemplos de corrente elétrica: relâmpagos impulso nervoso corrente nos fios corrente devido à bateria Tipos de condutores de corrente elétrica Sólidos: elétrons livres (-) e Lacunas (+) Líquidos: íons positivos e negativos Gasosos: íons positivos e negativos e elétrons

5 INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA É a quantidade de carga elétrica que atravessa a seção reta de um condutor por unidade de tempo. i = ou i = onde: i - é a corrente elétrica, q - é a carga e, t - é o tempo (intervalo).

6 Para um intervalo de tempo de 0 a t. = q = Unidade de medida da corrente elétrica. i = = 1 Ampére (A) q e t são grandezas escalares, portanto a corrente (i) também é. Conservação da Carga Elétrica i 1 i 0 i 0 = i 1 + i 2 i 2

7 Direção e Sentido da Corrente Elétrica Seja um condutor com corrente elétrica positiva e negativa. i O sentido da corrente é o sentido da carga positiva

8 Tipos de Corrente Elétrica

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10 Densidade de corrente Elétrica É a corrente elétrica por unidade de área A + i E J = i = Onde : i é a corrente elétrica, A é a área da seção reta do condutor e J é a densidade. Unidade de medida: J =

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12 Densidade de Corrente e a Velocidade de Deriva Seja um segmento de condutor, L, Suponha que existam n elétrons por unidade de volume; esta é a densidade de portadores do material. Portanto, a densidade de cargas no condutor será n e, e a carga total no segmento de condutor seráelétrons Δq = neAL Um elétron percorrerá este segmento no intervalo de tempoelétron Δt = L/V d onde V d é a velocidade de deriva. Da definição de corrente, obtém- se i = Δq/Δt = neAV d Da definição de densidade de corrente, obtém-se J = neV d

13 RESISTÊNCIA E RESISTIVIDADE ELÉTRICA Aplicando uma diferença de potencial ( V) entre os terminais de duas barras geometricamente iguais, feita de materiais diferentes. cobre vidro Observa-se duas correntes elétricas, tal que i C i V Os materiais apresentam resistências diferentes à passagem da corrente elétrica Os obstáculos impostos ao movimento eletrônico, são todos representados por uma propriedade mensurável, denominada resistência, e é definida pela relação R = V/i Unidade de medida R = V/I (V/A) = Ω

14 RESISTOR É um condutor com uma resistência definida. Símbolos: Resistor fixo Resistor variável Exemplos de resistores

15 Tipos de resistores : fio, carvão, cerâmica, etc. Aplicação : Chuveiro e torneira elétrica Lâmpada, fornos Componentes de equipamentos eletrônicos Resistividade = campo elétrico por densidade de energia unidade de medida ( ) Condutividade δ =

16 Cálculo da Resistência Seja dado um condutor: L i A V Sabemos: Densidade de corrente (1) Campo elétrico (2) Resistividade Portanto, resistência:

17 Resistividade varia com a Temperatura onde: T 0 – temperatura de referência 0 – resistividade em t 0 - coeficiente de temperatura de resistividade. ou R - resistência Lei de Ohm Costuma-se afirmar, equivocadamente, que a lei de Ohm éOhm expressa pela eq. Na verdade, esta equação representa simplesmente a definição de resistência. O que a lei de Ohm diz é que para alguns materiais, ditos materiais ôhmicos, a razão entre V e i é constante.

18 Resistor não Ôhmico gráfico de V x I

19 Para se produzir uma corrente elétrica, há que se produzir um fluxo de cargas elétricas; no caso mais geral de metais condutores, isto significa produzir fluxo de elétrons. Isso é feito às custas da energia de uma fonte; no caso mais simples, uma bateria. Se uma carga dq é transportada de A para B, no condutor da Figura abaixo, a bateria terá que fornecer uma energiaelétrons dU = dqV AB = idtV AB Por definição, a potência é dada por Lembrando que i= dq/dt Fazendo uso da relação V=Ri, chega-se a uma relação bastante conhecida P = Ri 2 ou Unidade de Medida P – Watts (W)

20 V 1 V 2 V 3 V = V 1 + V 2 + V 3 V 1 = R 1. i, V 2 = R 2.i e V 3 = R 3.i V= R.i = R 1.i + R 2.i + R 3.i = (R 1 + R 2 + R 3 ).i R = R 1 + R 2 + R 3 = Σ R n ( n= 2, 3, 4,....)

21 Associação de resistores em paralelo V= R 1.i 1, V= R 2.i 2, V= R 3.i 3 i = i 1 + i 2 + i 3


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