Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE Bacharelado em Engenharia Elétrica Aula 9 Eletrodinâmica: Corrente Elétrica e Resistência Elétrica Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti IPAUSSU-SP 2012

Corrente Elétrica Definição: é uma grandeza que mede a quantidade de carga elétrica que atravessa determinada área de um condutor em determinado intervalo de tempo. Onde: Q – carga elétrica – C(Coulomb) t – tempo - s(segundo) i – corrente elétrica – A(Ampère)

Corrente Elétrica O movimento de cargas elétricas no interior de condutores ocorre por meio da migração de elétrons de uma extremidade do condutor para a outra. Condutor sem ddp aplicada em suas extremidades. Movimento aleatório dos elétrons em direções diversas, por causa da agitação molecular (proporcional à temperatura) Condutor com ddp aplicada em suas extremidades. Surge um campo elétrico no interior do fio que interage com o campo elétrico de cada elétron, promovendo uma força eletrostática. O movimento aleatório dos elétrons em direções diversas ainda existe, mas é sobreposto ao movimento de arrasto dos elétrons dentro do condutor. Simulação

Sentidos da Corrente Elétrica Real: movimento dos elétrons (polo negativo para o positivo) Convencional: movimento hipotético de cargas positivas (polo positivo para o negativo, não existe na realidade) Símbolo de uma Pilha (Gerador) Símbolo de uma Pilha (Gerador) Não existe movimento de prótons, mas permanece esta concepção por motivos históricos até hoje. É o que ocorre na realidade, o movimento de elétrons.

Exemplo 1. (Halliday, p.160) Durante os 4 minutos em que uma corrente de 5 Ampères atravessa um fio, (a) quantos coulombs e (b) quantos elétrons passam por uma secção reta do fio?

Efeitos da Corrente Elétrica Térmico ou Joule Químico Magnético Luminoso Fisiológico

Densidade de Corrente Elétrica (J) Para descrever o fluxo de cargas elétricas em determinado ponto do circuito, utilizamos o conceito de densidade de corrente (J), que tem mesma direção e sentido da velocidade das cargas elétricas (elétrons).

Velocidade de Deriva de Corrente (vd) Os elétrons se movem no interior dos condutores com uma velocidade de deriva dada por: Densidade de corrente (A/m2) Densidade de carga dos portadores (C/m3) Velocidade dos elétrons sem corrente elétrica = 106m/s Velocidade dos elétrons com corrente elétrica = 10-5 ou 10-4m/s

Recomendo resolver o exemplo 26-5 página 150 do Halliday 1. (Halliday, p.160) Uma corrente de 1,2.10-10A atravessa um fio de cobre de 2,5mm de diâmetro. O número de portadores de carga por unidade de volume é 8,49.1028m-3. Supondo que a corrente é uniforme, calcule (a) a densidade de corrente e (b) a velocidade de deriva dos elétrons. Recomendo resolver o exemplo 26-5 página 150 do Halliday

Resistência Elétrica (R) É uma grandeza que representa a oposição que os materiais possuem à passagem de corrente elétrica. Isolantes: resistência elétrica maior Condutores: resistência elétrica menor OBS: vale lembrar que para altas ddp´s os isolantes são ionizados e tornam-se condutores. Unidade de medida de resistência  Volt/Ampère =  (OHM)

Resistência (R) e Resistividade Elétrica () A segunda Lei de Ohm é empregada no cálculo da resistência, considerando a estrutura atômica do material (resistividade ), a área de secção transversal do condutor (A) e o comprimento desde condutor (L) L A Simulação

Resistência (R) e Resistividade Elétrica () A resistividade varia com a temperatura. Podemos calcular esta variação: Resistividade do cobre em função da temperatura.

Exemplo 1. (Halliday, p.149) Uma amostra de ferro em forma de paralelepípedo tem dimensões 1,2cm x 1,2cm x 15cm. Uma ddp é aplicada à amostra entre as faces paralelas de tal forma que as faces são superfícies equipotenciais. Determine a resistência da amostra se as faces paralelas forem (1) as extremidades quadradas (1,2cm x 1,2cm); (2) as extremidades retangulares (1,2cm x 15cm)