aula 01 - corrente eletrica

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Laboratório de Ciências 
 
 
 
1º Aula 
 
CORRENTE ELÉTRICA 
 
 
MATERIAL A SER UTILIZADO: 
 
– 1 conjunto para balanço de corrente com imã 
– 1 aro de metal com agulha imantada (bússola) 
– 1 fio de aço inox 
– solução de bicarbonato de sódio (1g/ml) 
– 2 eletrodos 
– cabos: 2 grandes e 4 pequenos com pino banana, 1 grande com garra jacaré 
– fonte de tensão 
– cabos 
– grafite 0.5 
– 4 resistores de 1 k 
– 1 miliamperímetro 
– placa para montagem de circuito com postes de latão 
– Bobina de 200, 400 e 600 espiras 
– Imã em forma de bastão 
 
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A) Manifestações de corrente elétrica 
 
 É difícil entender a corrente elétrica porque não podemos ver as cargas elétricas 
fluindo num condutor da forma como vemos água correndo num rio. Mas a corrente 
elétrica se manifesta de diversas formas perceptíveis: 1) A passagem de corrente num 
fio metálico fino resulta numa elevação da temperatura do fio (isto é utilizado em 
lâmpadas incandescentes); 2) Um imã pode exercer força sobre um fio com corrente 
elétrica; 3) A passagem de corrente num fio metálico cria um campo magnético ao redor 
do fio (que pode ser visualizado com a ajuda de uma bússola); 4) A passagem de 
corrente de um metal para uma solução de um sal em água é acompanhada por um 
processo químico. Na primeira tarefa experimental desta aula você pode visualizar os 
quatro fenômenos. 
Tarefa: 
1. Monte um circuito que contenha os seguintes elementos: 
 Um fio fino de aço inox esticado ente dois postes de latão. 
 Um balanço cuja haste horizontal se move entre dois imãs. 
 Um aro de metal com uma bússola orientada no plano do aro. 
 Uma solução de bicarbonato de sódio com dois terminais metálicos mergulhados 
na solução. 
 
Fig. 1:Ligação em série de quatro elementos. 
 
 
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2. Conecte os quatro elementos com fios elétricos (fios de laboratório que 
terminam em “pinos banana” ou em conectores “jacaré”) de tal forma que tudo forme 
um único caminho para a eletricidade. Este tipo de ligação se chama ligação em série. A 
figura 1 mostra esta ligação esquematicamente. O caminho formado por fios começa no 
ponto A (indicado na figura 1) e termina no ponto B. 
3. Descreva os fenômenos observáveis em cada um dos quatro elementos (fio, 
balança, bússola e solução) nas seguintes situações: 
a) com os pontos A e B ligados nas saídas da fonte de alimentação (saídas 
marcadas com “+” e “-“). A fonte deve ser ligada na rede elétrica, com o 
botão principal ligado e com todos os quatro botões redondos girados 
para a direita. Atenção para não queimar a fonte: ligue na tensão correta 
(110V ou 220V)! 
b) com os pontos A e B ligados na fonte, mas na ordem trocada. 
c) com somente um ponto A ou B ligado na fonte. 
d) com o ponto A ligado no ponto B (sem fonte) 
e) com os pontos A e B ligados na fonte como no item (a), observe o 
comportamento do balanço quando você aproxima os arames enrolados 
na solução de bicarbonato. Você pode aproximá-las até um arame 
encostar-se ao outro. Também experimente qual é o comportamento do 
balanço quando você tira um dos arames da solução. 
4. Discuta a condição necessária para ter corrente elétrica. 
 
B) Bons caminhos para a corrente e caminhos com obstáculos. 
 Vimos, nas primeiras experiências, que as manifestações de corrente elétrica só 
aparecem quando completarmos o caminho para a corrente com fios ou soluções de sais. 
No item 1(e) ficou claro que a força sobre a haste do balanço fica mais forte quanto 
menor o caminho da corrente dentro da solução de bicarbonato. Então aparentemente a 
solução funciona como um obstáculo para a corrente. Vamos explorar obstáculos para a 
corrente mais detalhadamente. 
 
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Tarefa: 
 
1. Conecte a fonte diretamente no balanço com dois fios de laboratório, e regule a 
fonte para 4,00 V. 
2. Ligue a fonte (regulado no valor 4.00 V no mostrador da direita) em série com o 
balanço e com um ou dois pedaços de grafite como mostra a figura 2. 
3. Observe o comportamento do balanço, comparando os resultados obtidos nos itens 1 
e 2. 
 Objetos que funcionam como obstáculos para a corrente elétrica são chamados 
de resistores. Eles são elementos importantes em circuitos de eletrônica e você pode 
comprá-los em lojas de material eletrônico. 
 
Fig. 2: Grafites como obstáculos 
C) Medidores de Corrente 
 Cada uma das quatro manifestações da corrente elétrica vistas na primeira 
experiência pode ser usada para medir corrente elétrica quantitativamente. Por exemplo, 
poderíamos medir quantos mililitros de gás por segundo são gerados num dos arames 
mergulhados na solução de bicarbonato e poderíamos usar este valor para quantificar a 
corrente elétrica. A força magnética que um imã exerce sobre um fio elétrico é 
frequentemente usada para quantificar a corrente. Fizemos isto (ainda de forma 
qualitativa) nas experiências 1e) e 2a) – 2c). Existem instrumentos comercialmente 
disponíveis que empregam este método. No lugar do balanço, estes instrumentos usam 
um fio enrolado numa pequena moldura que é presa numa mola espiral e pode girar em 
torno de um cilindro de ferro entre os polos de um imã. A figura 3 mostra um 
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instrumento deste tipo. O nome deste medidor é galvanômetro ou amperímetro de 
bobina girante. 
 
Temos amperímetros de bobina 
girante. Estes instrumentos são muito 
mais sensíveis que o balanço. Desta 
forma podemos medir correntes 
menores. Isto permite substituir os 
grafites por resistores de maior 
resistência, como iremos fazer adiante. 
 
 
 
 
 
 
Tarefa 1: 
1. Substitua o balanço pelo amperímetro de bobina girante e os grafites por vários 
resistores comerciais de eletrônica como mostra a figura 4. 
2. Regule o botão da fonte para obter um 
valor 1.50 V no mostrador da direita. 
3. Use um, depois dois, três e finalme 
nte quatro resistores em série e observe os 
valores indicados no amperímetro. 
4. Inverta também o sentido da fonte 
trocando os fios que entram no “+” e “-“. 
 
Tarefa 2: 
1. Insira no circuito da figura 4 um segundo amperímetro de bobina girante e compare 
as leituras dos dois amperímetros. 
2. Escolha diversos lugares para inserir os amperímetros no circuito e observe se os 
valores indicados dependem do lugar. Atenção! Antes de ligar o circuito mostre o 
arranjo para o professor ou monitor!!!! 
 
Fig. 3 Amperímetro de bobina girante. 1- fio 
enrolado numa moldura, 2- moldura, 3- cilindro de 
ferro, 4- molas espirais, 5- suporte do eixo de rotação 
da moldura, 6- imã, 7- escala, 8- ponteiro. 
Fig. 4 Circuito da tarefa 1 
Fig. 4: Circuito da tarefa 1 
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Comentário sobre a unidade de corrente: 
 Vimos valores numéricos nas experiências 3a – 3c. Mas, valores de correntes 
não são números! Para podermos associar um valor de corrente a um número 
precisamos de uma unidade de corrente. Uma unidade de uma grandeza física é nada 
mais que um determinado valor da grandeza. Para facilitar a comunicação é conveniente 
usar valores que possam ser realizados com precisão em qualquer parte do mundo. No 
caso da corrente elétrica o valor padrão tem o nome de Ampère (nome do físico francês 
André-Marie Ampère) e é definido com a ajuda das duas manifestações magnéticas da 
corrente (manifestação 2 e 3 da nossa experiência 1): 
 Para definir a unidade Ampère, usam-se dois fios compridos que levam a mesma 
corrente. Um fio cria um campo magnético e o outro sofre uma força magnética. A 
definição de um Ampère é: 
Um Ampère (1A) é a corrente estacionária que, quando mantida em dois 
fios retilíneos paralelos muito longos separados por uma distância de 1 m, 
produz entre eles uma força de interação magnética, por metro, de 2x10
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 N. 
Lembramos que 1 N (um Newton) é a força necessária para atribuir uma aceleração de 1 
m/s
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 a uma massa de 1 kg. 
D) Fontes num Circuito 
 Na experiência 1c) vimos que um circuito tem que ser fechado para haver 
corrente nele. Isto significa o caminhotem que formar um anel completo. Tal anel 
completo é chamado de malha. Mas, mesmo tendo uma malha completa não há sempre 
corrente. Na experiência 1d) formamos uma malha mas não tinha corrente. É necessário 
um elemento especial numa malha que provoque a corrente elétrica. Nas experiências 1) 
– 3) o elemento especial era um aparato chamado fonte regulável, que precisa ser ligado 
na tomada. Outras fontes bem conhecidas são as pilhas. Nestas pilhas ocorrem reações 
químicas que provocam corrente. Nas aulas dadas pelos Professores de Química 
teremos mais informação sobre geração de correntes por reações químicas. Existem 
também outras formas de gerar corrente: 
Experimente: Ligue o amperímetro de bobina girante num solenoide e empurre um imã 
dentro do solenoide. Observe e descreva o comportamento do fenômeno.