Prof. SIMONE CARMO DA SILVA ELETRODINÂMICA Prof. SIMONE CARMO DA SILVA

ELETRODINÂMICA É a parte da Física que estuda os efeitos da corrente elétrica.

Introdução Nas aulas anteriores, os condutores estavam em equilíbrio eletrostático, ou seja, os elétrons livres possuíam um movimento desordenado decorrente da agitação térmica. Considere um fio condutor de tal maneira que não haja diferença de potencial nos seus extremos. A B UAB = 0 Os elétrons livres deste fio movem-se em todas as direções com movimento desordenado.

Corrente Elétrica Denomina-se Corrente Elétrica ao movimento ordenado de cargas elétricas em um condutor.

Introdução Quando se estabelece uma diferença de potencial nos extremos do fio condutor, os elétrons livres do fio passam a se deslocar ordenadamente da extremidade B para a extremidade A. A B UAB  0 VA > VB E Agora as cargas elétricas possuem um movimento ordenado e os fenômenos elétricos decorrentes deste movimento preferencial das cargas serão analisados pela eletrodinâmica.

Natureza Quanto a natureza, a corrente elétrica pode ser classificada em: Eletrônica e iônica. Corrente eletrônica: É aquela constituída pelo deslocamento dos elétrons livres. Ocorre principalmente em condutores metálicos. Corrente iônica: É aquela constituída pelo deslocamento dos íons positivos negativos, movendo-se simultaneamente em sentidos opostos. Ocorre nas soluções eletrolíticas: Soluções de ácidos, sais ou bases, e nos gases ionizados: Lâmpadas fluorescentes.

CORRENTE ELÉTRICA Líquido Gás Sólido Corrente eletrônica Corrente iônica Corrente iônica

Bateria é um exemplo de Gerado elétrico CORRENTE ELÉTRICA ddp =(VA – VB) VB Bateria é um exemplo de Gerado elétrico VA Pólo positivo é de maior potencial (VA) Pólo negativo é de menor potencial (Vb)

As cargas se movimentam em todas as direções As cargas se movimentam em todas as direções. Porem, não temos corrente elétrica.

i Corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas Corrente elétrica eletrônica é o movimento ordenado de elétrons i ddp =(VA – VB)

Corrente elétrica iônica é o movimento ordenado de ÍONS Condutores iônicos + ÍONS Corrente elétrica iônica é o movimento ordenado de ÍONS - ÍONS

SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA O sentido convencional da corrente elétrica é o sentido imaginário das cargas positivas, isto é, o mesmo do campo elétrico E Sentido convencional da corrente + -

Sentido convencional da corrente + Sentido real da corrente Sentido convencional da corrente + - + -

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA Eletrodinâmica Corrente elétrica O sentido da corrente é convencionado como o deslocamento das cargas livres positivas do condutor. É chamada corrente convencional a corrente de cargas positivas num condutor metálico, enquanto a corrente real é a corrente das cargas livres negativas, isto é, dos elétrons.

INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) S = área da secção transversal Nº elétrons Carga “e” Carga Total (C) -19 -19 01 1,6.10 1,6.10 -19 -19 02 1,6.10 3,2.10 -19 1,6.10 03 4,8.10

INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA ( i ) ΔQ ΔQ= carga elétrica i = Δt = tempo Δt A intensidade de corrente elétrica ( i ), é dada pela quantidade de carga Δq que passa durante um tempo (Δt) através de uma secção transversal de um condutor.

UNIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA 1 Coulomb i = =1 Ampère 1segundo 1 C i = =1 A 1 s Unidade do S.I

1mA = 10 A 1µA = 10 A Unidades -3 -6 coulomb/segundo (ampére) (A) GA Para cada degrau descido, multiplique por 10-3 GA MA -3 1mA = 10 A 1µA = 10 A kA -6 A Para cada degrau subido, multiplique por 103 mA A nA

TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICAS CORRENTE ELÉTRICA CONTÍNUA É aquela que mantém o sentido de deslocamento constante. i

t(s) I(A) 3 1 2 i(A) 3 1 2 3 t(s) É aquela que mantém sentido de deslocamento constante. Quando além do sentido a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada de corrente continua constante.

CORRENTE ELÉTRICA ALTERNADA 60 ciclos por segundo É aquela cuja sentido e a intensidade variam periodicamete .

Exemplo Se em uma secção transversal de um condutor passar 30C em 6s. Temos uma corrente de: 30C ΔQ = = 5A i = 6s Δt Quantos elétrons são necessários para termos a corrente de 1A

Exemplo Pela secção de um condutor circulam 5 bilhões de elétrons a cada milésimo de segundo. Qual a intensidade da corrente?

Solução O valor da carga é proporcional aos 5 bilhões de elétrons: Q=n*e Q=5.109*1,6.10-19 Q= 8.10-10 C O tempo de um milésimo de segundo corresponde à 0,001 s = 1.10-3s, logo

ELEMENTOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO Dispositivo de manobra + - Gerador elétrico

Lâmpada Dispositivo de manobra Gerador elétrico

Dispositivo de manobra fechado Lâmpada Dispositivo de manobra fechado + - Gerador elétrico

RESISTOR ELÉTRICO Dispositivo elétrico que transforma toda a energia ELÉTRICA consumida em TÉRMICA R R

Resistores, para que servem?

Lei de OHM Em condutor que está sendo percorrido por uma corrente elétrica, os elétrons ao longo do seu percurso pelo condutor, sofrem uma oposição à sua passagem. A medida desta oposição é dada por uma grandeza chamada de resistência elétrica ( R ).

RESISTENCIA É A MEDIDA DA DIFICULDADE QUE AS CARGAS ELETRICAS ENCONTRAM AO ATRAVESSAR UM CONDUTOR

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA Eletrodinâmica 1ª Lei de Ohm A Lei de Ohm nos diz que a relação entre a tensão elétrica aplicada no circuito e a corrente é igual a uma constante chamada resistência elétrica, ou seja:

1ª Lei de Ohm

Lei de Ohm – Materiais Ôhmicos Quando a resistência de um material não varia com a d.d.p. aplicada, dizemos que o material é ôhmico, e portanto a resistência é constante e o gráfico da d.d.p. pela corrente é uma reta. Exemplo: Materiais ôhmicos: U I =R Tgα= 𝑅= 10 2 = 30 6 = 40 8 =5 Ω

Materiais não ôhmicos: A RESISTENCIA VARIA

2ª Lei de Ohm Com essa experiência, Ohm observou que a variação de resistência depende do material, do comprimento e da área enunciando a segunda lei: “A resistência elétrica do condutor é diretamente proporcional ao seu comprimento (L), inversamente proporcional a sua área de secção (A) e depende ainda do material com que é feito este condutor ”.

2ª Lei de Ohm Ohm realizou estudos a fim de analisar o comportamento da resistência elétrica dos materiais, variando a resistência R de quatro formas diferentes:

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA Eletrodinâmica 2ª Lei de Ohm 1° Caso – Aplicou uma mesma ddp em dois condutores de mesma área, comprimento e material, constatando que a corrente elétrica foi a mesma para os dois condutores. 2° Caso – Aplicou uma mesma ddp em dois condutores de mesmo comprimento e material, mas a área do segundo é igual ao dobro da área do primeiro, constatando-se um aumento da corrente elétrica.

ELETRÔNICA E ELETRICIDADE BÁSICA Eletrodinâmica 2ª Lei de Ohm 3° Caso – Aplicou uma mesma ddp em dois condutores de mesmo material e área, mas o comprimento do segundo é igual ao dobro do primeiro, constatando uma diminuição da corrente elétrica. 4° Caso – Aplicou uma mesma ddp em dois condutores de mesmo comprimento e área, porém de materiais diferentes, constatando que a corrente em cada material é diferente.

Exercícios: Um circuito apresenta uma ddp de 10V e uma corrente de 2ª, qual a resistência R nesse circuito? 2) Um fio de cobre, ao ser submetido a uma tensão de 24V, deixa passar uma corrente de 0,2A. Qual é o valor da resistência do fio? 3) A resistência de um condutor é 20. Calcule a intensidade da corrente quando este condutor for submetido a uma tensão de 9V. 4) Que aparelhos do nosso cotidiano utilizam a Lei de Joule como princípio de funcionamento?

Exercícios: 1- Através de uma seção reta de um condutor, passam 1,2.102 Coulombs num intervalo de 10 minutos. Qual a corrente, em Ampères? 2- A lâmpada do farol de um automóvel é percorrida por uma corrente de 2,0 A, durante os 10 segundos em que fica acesa. Qual a quantidade de carga, em Coulombs, que passa por uma seção do filamento, durante esse tempo? Qual o número de elétrons que atravessa uma seção do filamento durante 10s?

Potência elétrica Potência é a relação entre o trabalho realizado e o tempo gasto para realizá-lo. A potência de um equipamento mede a taxa de transformação de energia elétrica em trabalho. Sua unidade é o Watt (W), e sua medição se dá através do Wattímetro. Deduzindo as equações que seguem em termos de potência elétrica, temos:

Potência Elétrica (P) POTENCIA em watt = (W); (U) DDP , TENSAO em volt = (V); CORRENTE ELETRICA em ampère = (A). (R) RESISTENCIA em ohm(Ω) (𝜏) TRABALHO em joule (J) (Δt) VARIACAO DE TEMPERATURA(s)

Potência Elétrica É norma prática gravar-se, nos aparelhos elétricos, a potência elétrica que eles consomem, bem como o valor da ddp a que deve ser ligado. Assim um aparelho que traz a inscrição (60 W – 120 V) consome a potência elétrica de 60 W, quando ligado entre dois pontos cuja ddp é 120 V.